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Todo lo que debes saber sobre

el cocheeléctrico

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Todo lo que debes saber sobre

el cocheeléctrico

Javier Tomás Catalá

UNIVERSITAT DE VALÈNCIA

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Esta publicación no puede ser reproducida, ni total ni parcial-mente, ni registrada en, o transmitida por, un sistema de recupe-ración de informacn, de ninguna forma ni por ningún medio, sea fotomecánico, fotoquímico, electrónico, por fotocopia o por cualquier otro, sin el permiso de la editorial. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra.

© Del texto: Javier Tomás Catalá, 2019

© De esta edición: Publicacions de la Universitat de València, 2019

Publicacions de la Universitat de Valènciapuv.uv.es

publicacions@uv.es

Diseño: AddendaMaquetación: Addenda

ISBN: 978-84-9134-513-8

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AgrAdecimiento 9

dedicAtoriA

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PresentAción 13

notA del Autor

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1.IntroduccIón

21

Historia 21

El problema de la contaminación 23

La alternativa eléctrica 27

2.SItuacIónactualdelvehículoeléctrIco33

España 33

América Latina 36

El resto del mundo 36

Modelos de coches eléctricos 39

3.ventajaSydeSventajaSdelcocheeléctrIco45

El coste de la energía 46

Mantenimiento 48

Subvenciones 50

Ventajas fiscales 51

Aparcamiento y entrada a las ciudades 51

Precio inicial 52

Autonomía 54

Tiempo de recarga 58

Infraestructuras 60

Materias primas 60

4.laSparteSdeuncocheeléctrIco

65

La batería de tracción 66

El conjunto inversor-motor 70

Freno regenerativo 72

5.laSegurIdadenuncocheeléctrIco75

6.prIncIpaleSconceptoSdelacargaeléctrIca79

Definiciones básicas 80

Clasificaciones 82

ÍNDICE

La potencia y los tiempos de carga 82La cantidad de información que intercambian cargador y coche 89Los conectores de carga 92

Resumen 95

7.tIpoSdecargadoreS

97

Electrolineras 98

Postes individuales 102

Cargadores domésticos/comerciales 104

8.¿cuántodInerocueStacargaruncocheeléctrIco?107

En casa 108

En un garaje comunitario 117

En una electrolinera 118

En otros lugares 119

9.¿QnoSpuededepararelfuturo?121

¿Debocomprarme un coche eléctrico? 121¿Se equiparará el precio con los coches de combustión?124

¿Cómo será el mantenimiento a largo plazo?126

¿Cómo serán las recargas y las autonomías? 127¿Está preparada la red eléctrica? 129

¿Puede subir el precio de la luz? 132

10.guíafInal

135

epílogo

137

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9

AGRADECIMIENTO

A todos aquellos que me han ayudado en la realización de este libro. A quien me ha inspi-rado para desarrollar mi interés por los co-ches eléctricos, a quien ha colaborado conmi-go de una manera u otra en su estudio, a quien ha hecho posible que el texto tenga sentido y a todo aquel que ha tenido que soportarmi conversación monotema de las últimas sema-nas. Gracias por haberme empujado a seguir adelante para conseguir este sueño.

A la Universidad de Valencia y a su personal docente que tanto me ha dado. Tanto en mis momentos como estudiante, donde maducomo personay profesional, como ahora, que han confiado en mí sin dudarlo para que este libro pueda ver la luz. Mi más sincera gratitud.

A Power Electronics, por haberme dado la oportunidad en 2009 de unirme al equipo y permitirme trabajar durante tantos años en lo que me apasiona, la energía solar. Agradecido por todo el conocimiento recibido y motivado para afrontar los grandes retos que están por venir.

Para todos ellos, este libro es también vuestro.

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DEDICATORIA

A mi familia, por su apoyo incondicional y cons-tante, en especial a Lara y Javi, por haberles ro-bado unas cuantas horas de dedicación que tanto merecen.

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PRESENTACIÓN

Cuando presenté por primera vez en Valencia mi libro El futuro de la energía en 100 preguntas, al comenzar elturno de réplica, rápidamente un hombre reclamó el micrófono y me hizouna preguntaque no esperaba. Me preguntósi pensaba que, en mis varias intervenciones televisivas de aquellas semanas,hablando so-bre la posible prohibición de vender vehículos de combustión a partirde 2040 y la futura ge-neralización del vehículo eléctrico, habíacon-seguido que el espectador entendiese bien cómo funcionaba un coche eléctrico. Respon-dí que la televisión tenía sus tiempos y que era muy difícil explicar nada que no fuese de alto impacto y resumible en cuestión de segundos,así que había intentado explicar lo esencial dentro de las limitaciones del medio. Pero mi interlocutor, claramente preocupado por este tema, insistió en la pregunta y añadió que tenía la sensación de que el público en general no entendía adecuadamente este tipo de ve-hículos y que debates tanfocalizados en lo puntual como los de la televisión no conse-guían solventar esta cuestión. Este hombre tan apasionado, a quien había conocido en persona escasos minutos antes, no era un asistentecualquiera: era el directorde la Uni-versidad Corporativa de una de las empresas tecnológicamente más punteras que hay enEspaña, Power Electronics. Este hombre eraJavier Tomás.

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eléctrico, como el coche de pila de combustible de hidrógeno, parecen haberse quedado reza-gadas debido a sus altos costes, las dificultades logísticas y mayores pérdidas de energía, aun-que considero que aún espronto para descar-tarlas,y quizá sí tengan algunos ámbitos de aplicación, sobre todo donde las baterías eléc-tricas encuentren limitaciones.

El transporterepresentael 27 % de la energía final que se consume enel mundo, y en algu-nos países este porcentaje es mucho mayor, como en la propia España, donde alcanza el 40 %. Su impacto es, por tanto, esencial en elfuturo energético de la humanidad, y no va a haber transición energética posible si no se entra en este terreno, sobre todo porqueel consumo energético en el transporte es casi totalmente de origen fósil.

Electrificar esta energía generaría dos mejo-ras esenciales.La primera y más intuitiva es que podría (debería, diría yo)generarsede fuentes renovables, pero,además de ese ori-gen, la electrificación del transporte también conllevaría una reducción muyimportante de la energía consumida en este sector,ya que los motores eléctricos son mucho más eficien-tes que los de combustión, despilfarradores inherentes de energía. Eso quiere decir que si electrificamos el transporteconseguiremosreducir sustancialmente la energía final que dedicamos al transporte, además de rebajar

A partir de ese día comencé a tener contacto habitual con Javier, y a las pocas semanas me fue desvelado el porqué de aquella preocupa-ción por el entendimiento del cocheeléctrico:Javier estaba preparando un libro que preten-día dar respuesta aesa necesidad de explicar adecuadamente cómo es y cómo funciona un coche eléctrico. Mefue muygrato escuchar aquello, ya que esedesconocimientogeneral efectivamente existe,y era necesario un libro sencillo que explicase todos los detalles del co-che eléctrico, y más grato fue todavíacuando Javier me propuso hacer esta presentación.

En el momento en que escribo estos párrafos,a principios de 2019, y a pesar de que el vehícu-lo eléctrico tan solo tiene actualmente una cuo-ta de mercado mundial de alrededor del 2 %, quedan ya pocas dudas de que el coche eléctri-co va a ser el futuro de la automoción a medio plazo, a no ser que aparezcaalguna otra tecno-logía disruptiva que pueda competir con él. Las obligaciones que emanan del Acuerdo de París y, enel ámbito regional, el objetivo de la Comi-sión Europea de prácticamente descarbonizar la economía para mitad de siglo, hacen inevita-ble la descarbonización del transporte, y den-tro del transportese va a comenzar por aque-llos ámbitos en que tecnológicamente ya es viable, como el vehículo particular, el transpor-te de mercancías ligeras o el transporte urba-no. Las alternativas «renovables»»al vehículo

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combustión?¿Y que su mantenimiento es mu-cho más barato, al tener menos piezas móvi-les? A lo largo del libro verán números y sor-prendentes ejemplos que les harán pensar que el coche eléctrico es,ya en el momento presen-te, bastante más interesante de lo creían.

Este es un libro breve, pero completo y de fácil lectura, que resolverá las dudas que siempre ha tenido sobre elcoche eléctricocomo posi-ble usuario del mismo. Prácticamente no hay libros en el mercado que traten este tema para un público no especialista, ymenos escri-tos por alguien con los conocimientos técnicos que tiene Javier,así que nos encontramos fren-te a un libro sin parangón e imprescindible para liberarnos de todos los prejuicios y mie-dos que nos genera la movilidad eléctrica.

Javier, te deseo el mayor de los éxitos con estelibro, que estoy seguro que conseguirás.Tuéxito seráel de todos aquellos que intenta-mos divulgar sobre energía y explicar al públi-co la profundidad de la revolución energética en la que estamos inmersos.

Pedro Fresco TorralbaLicenciado en Químicas por la Universidad de Valencia y expertoen energía

de forma drástica sus impactos medioambien-tales, que podrían ser prácticamente nulos en contaminación atmosférica si, finalmente, conseguimos llegar a un mix de generación eléctrica 100% renovable. Las ventajas en la salud pública, de lucha contra el cambio climá-tico e, incluso, para la balanza de pagos de paí-ses importadores de petróleo como España, son evidentes.

Las cuestiones de esta índole son esenciales,pero este libro no versa sobre grandes deba-tes como el cambio climático o el futuro de la energía, sinoque tratade algo mucho másconcreto y más tangible para todos nosotros, como es los cochesque podemos comprar ahora mismo y que, probablemente, acabare-mos comprando en el futuro. ¿Cómo funciona un coche eléctrico? ¿Cuáles son susventajas e inconvenientes respecto de los coches de combustión? ¿Cuánto tardan en cargar?¿Qué precio tienen?¿Vale la pena comprar uncoche eléctrico ahora mismo? Sonpreguntas que me hacen continuamente y que seguro que Ja-vier también escucha a diario.

Este libro responde a esas preguntas y hace que el lector deje de considerar al coche eléctri-co como algo complejo, difícil o problemático, comenzando a ver todas las ventajas que este tipo de vehículo puede ofrecer ¿Saben ustedes que hacer 100 kmcon un coche eléctricopuede costar cinco vecesmenos que con un coche de

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NOTA DEL AUTOR

Lo creamos o no, nos encontramos ante un proceso de transición histórico en la forma en la que nos movemos.Un nuevo modelo de mo-vilidad mucho más respetuoso y sostenible que el empleado en los últimos cien años.Y por suerte, además de razonesmedioambientales, hay razones económicas que lo sustentan.

Estoy seguro de que atodo el mundo se le hace fácil imaginar que, dentro de pococontaremos con robotsanimados a nuestro alrededor, y la idea de que incluso dispongan de inteligencia propia, que tomen sus propias decisiones, no nos parece deltodo descabellada. Estamos cansados, de hecho, de ver películas al respecto,y somos conscientes del ritmo endiablado al cual nos movemos, tecno lógica mente hablan-do. Creo que podemos afirmar que sabemos que estova a suceder, sin necesidadde que vea-mos a multitud de robots(llamémosles huma-noides) a nuestro alrededor en este momento.

Con el cambiode modelo de nuestra movilidad sucede algo parecido, es algoque se va a pro-ducir, aunque no sean palpables aún todas las evidencias. Y son todos aquellostransportes alimentados con carga eléctrica los que más posibilidades tienen de liderar este proceso. Yahemos empezado a verlo, en primer lugar,con motos, bicis o patinetes, y le van a seguir los autobuses y los coches. Si esto acaba confir-mándose, podremos afirmar que estaríamos hablando de una verdadera revolución históri-

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hacía mención le llega mucha de esainforma-ción a golpe detitular, en un breve espacio de tiempo, y demasiadas veces envuelta en dis-putas entre los que están a favor y en contra. De forma que es difícilque esa persona dis-ponga de información objetiva, clara y desa-rrollada para tomar de la mejor manera sus decisiones, y ante eso, poder plantearse si comprar, o no, un coche eléctrico.

Las típicas preguntas sobreel coche eléctrico son cómo se carga, su precio, su autonomía, etc., preguntas a las que a vecesencontramos respuestas cortas,pero que, probablemente, no son del todo entendibles sin proceder pre-viamente a unestudio un poco más pormeno-rizado. A fin y al cabo, un coche eléctrico se simplifica en una batería con ruedas,y para pasar de las respuestas cortasa las respues-tas definitivas, es necesario el estudio de cier-tos parámetros eléctricos.

Esto es algo que he podido experimentar en casa. Recuerdo la primera vez que le dije a mi mujer que deberíamos comprar un coche eléctrico, dado que en mi empresa empezába-mos a trabajar con ellos y,sobre todo, en cómo cargarlos; me parecía una bonita opor-tunidad de ponernuestro granito de arena para tener un medio ambiente más limpio.Ella, que es economista y no se le escapa nada, rápidamente me preguntó por el precio; y ante mi contestación, salió corriendo, y no

ca, quizámás importante incluso que cuando dejamos atrás las diligencias y los carruajes.

Más allá de predicciones, solo el tiempo y los usuarios dirán si el coche eléctricose impone rotundamente sobre otras tecnologías o es una más de ellas,pero desde luego, estoy con-vencido que formará partede las alternativas destacadas que nos llevarán de un lado a otro en las próximas décadas.

Nos encontramos aprincipios de 2019, y es muy probable que el lector de este libro no disponga de un coche eléctrico, al menos to-davía. Y es que, en la actualidad, menos del0,5 % de los coches que circulan en España son eléctricos. Veremosen el libro cuánto es de probable en otros países; pero ya adelan-to que también es bajo en líneas generales.

Aun así, los medios de comunicación ya ha-blan con asiduidad de su evolución, ventajas einconvenientes,costes, fechas de implanta-ción, etc., yal conductor de turismo, uno de esos casi 23,6 millones repartidos por toda la geografía española, empieza cuanto menos a picarle la curiosidad.1

Pese a la información general que ya circula,mi sensación es que a eseconductor al que

1.DAlmAuJ. (5 de mayo de 2017). «En España hay 30 millo-nes de vehículos en circulación». Coches.net.

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cribir este libro, donde trataré de explicar,con el tiempo adecuado, todo lo necesario sobre el coche eléctricoy de una manera fácil para que cualquier persona, sin tener conocimien-tos eléctricos previos, lo entienda. Cierto es que entraremos en detalle en temas de inte-rés como el coste del coche, de la carga, la au-tonomía, etc., y que, para huirde la respuesta rápida y simple, será necesario profundizar para comprenderlo correctamente.

Si mi mujer y mi padre han sido mi inspira-ción, el motor para arrancar es mi hijo. El cual, en el momento enque estoy escribiendo este prólogo, todavía no ha nacido, pero lo hará en pocas horas.Sí, algo me ha dicho que este es el momento de empezar este libro. Quizásea porque, desde hoy, ya nada será igual, por su-puesto mejor, aunque diferente, y no deja de rondarme la cabeza que sigoqueriendo po-ner ese granito de arena en este cambio hacia la transición ecológica. Creo que se trata de que el día de mañana pueda dejar un mundomejor al que recibí, y pareceque ese senti-miento aflora con fuerza enun día tan espe-cial como hoy.

Me impactó mucho esta frase de Stephen Hawking,uno de los físicos teóricos más im-portantes del mundo, que dejó, en su libro póstumo Breves respuestas a las grandes pre-guntas, y que debería hacernos reflexionar a todos: «¿Cuál es la mayor amenaza al futuro

me permitióel tiempo necesario para expli-cárselo adecuadamente.

Al poco tiempo le expuse a mi padre la misma historia. Dado que habitualmente vamos aco-rrer juntos en Valencia, ya no podría escapar-se, pues ya estábamos corriendo. Le tocó es-cuchar mi idea sobrecomprarme un eléctrico y aportar ese granito de arena al medio am-biente. Esta vez fueron dos minutos los que hicieron faltapara que mi padre, después de unos cuantos kilovatios por aquí y unos pocos kilómetros de autonomía por allá, empezara a acelerar y me dijera que todo esto era dema-siado complicado. De nuevo, no tuve el tiem-po necesario para explicarlo adecuadamente.

Desconozco qué porcentaje de los conductores de turismos son electricistas o tienen estudios relacionados con la electricidad, peroel coche eléctrico no lo conducirán solo ellos, sino cual-quiera que disponga de carnet de conducir y los puntos en regla. Por tanto, es muyimpor-tante poder explicar todo lo que envuelve a la movilidad eléctrica, yen concreto al coche, de una manera entendible para todo el mundo. No se tratasimplemente de comprarlo y co-nectarlo a un enchufe como si de un teléfono móvil o un patinete eléctricose tratara; esto va mucho más allá y tiene un coste mucho mayor.

Mi fracaso inicial ante mi mujer y mi padre fue la inspiración necesaria para que deseara es-

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de nuestro planeta? Sería una colisióncon un asteroide, contra la cual carecemos de defen-sa. Laúltima gran colisión con un asteroide fue hace unossesenta y seis millonesde años y puso fin a los dinosaurios. Un peligro más inmediato es que el cambio climático se ace-lere. Un aumento dela temperatura de los océanos fundiría los casquetes de hielo pola-res y liberaríagrandes cantidades de dióxido de carbono.Ambos efectosharían que nues-tro clima se convirtiera en el de Venus,pero con una temperatura de unos 250grados Celsius (482 ºF).»

Para que esto no suceda, es momento de pa-sar a la acción, y el paso hacia la movilidad eléctrica es una de las alternativas. Por tanto, en este libro trataré de explicar de una mane-ra sencilla y entendible todo aquellorelacio-nado con el coche eléctrico que heaprendido gracias a mi formación y trayectoria profesio-nal. Y quizá conello, si lo entendemos mejor, dispongamos en las carreteras de muchos más coches eléctricos, avanzando así hacia un mundo un poco más sostenible.

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1.INTRODUCCIÓN

Historia

Hay quien puede pensar que el coche eléctri-co es partede la modernidad y del futuro, ya se habla de que son parte fundamental en el cambio del siglo xxien nuestra evolución de la manera de movernos.

Lo curioso es que podríamos decir que elcoche eléctrico es el coche delpasado.Las primeras formas de vehículos eléctricos surgieron en el siglo xix, y fue ya a principios de aquel siglocuando el escocés RobertAnderson, inventó un primer y rudimentario modelo (entre 1832 y 1839), pesea que no superabalos 6 km/h y te-nía unas baterías que no eran recargables.2

Fue a finales de ese siglo xixcuando aparecie-ron los primeros coches eléctricos prácticos, donde empresas como Baker Motor Vehicle o Elwell-Parker Electric Co., fabricaron esos pri-meros modelos en Estados Unidos, algunos incluso con autonomías de hasta 80 km y velo-cidad máxima de 23 km/h.3

Durante los inicios del siglo xx, el coche eléc-trico siguió evolucionando e incrementando su volumen de ventas, como, por ejemplo el

2.RES (6 de septiembre de 2011). «El primer coche de la historia fue eléctrico». Ecointeligencia.com.

3.Lorente,M.(27de noviembre de 2018). «Estos fueron los primeros coches eléctricos de la historia». Driving Eco.com.

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las necesidadesen el campode batalla. Aun así, puede que elmodelo de negocio no fuera el correcto en aquel tiempo, pero podemosafirmar que tuvieron un gran protagonismo y supusieron un gran paso hacia adelantepara su tiempo.

Durante el desarrollo del siglo xx, se producen diversos intentos por reactivar su auge, como podría ser ante la famosacrisis del petróleo en 1970 o ante normativas innovadoras en es-tados como el de California (EEUU) a finales de siglo, pero son intentos que fracasan por dis-

Detroit ElectricCar que llegóa una autonomíade 130 km y velocidades de 32 km/h. Los eléc-tricos llegaron, así, aser un tercio del total de los coches que circulaban.

Lamentablemente, empezaron a decaer con la aparición de la cadena demontaje del Ford modelo T (iniciado en 1908), desarrollado con motores de combustión y con la posibilidadde alimentarse con un petróleo económico.

Acabaron muriendo en la Primera Guerra Mun-dial puesto que las nuevas generaciones de vehículos de combustión se adaptaban más a

Figura 1. Automóvil eléctrico de Thomas Parker en 1895.

electricvehiclesnews.com.

Figura 2. Modelo T de 1910.

collections.lib.utah.edu.

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conseguido un desarrollo industrial de dimen-siones brillantes, jamás visto antes en la histo-ria de la humanidad.

Por desgracia, el petróleo y sus derivados tie-nen dos grandes inconvenientes: porun lado, que son finitos y llegará un día en el que nopo-damos movernos gracias a ellos,y por otro, que el volumen de vehículos es tal que el CO2y otras partículas que emiten a la atmósfera en sus procesos de combustión provocan serios problemas en la salud de las personas y ponen en riesgo real nuestra supervivencia en el pla-neta Tierra.

Por suerte, ya está en camino dar solución a estos problemas, y una nueva era ha llegado, en parte, por el desarrollo excepcional de la electrónica de potencia, y en parte porque han surgido empresas pioneras que han lide-rado un cambio de mentalidad. Cada día seincrementa más la demanda de algunos mo-delos de cocheseléctricos, y no necesaria-mente por concienciaecológica,sino porque en muchos aspectos pueden tener mejoresprestaciones que un coche tradicional, a la par que empiezan a ser soluciones económica-mente interesantes.

Obviamente, estamosal inicio de un largo ca-mino, pero ya prácticamente todas las marcas disponen de coches eléctricos. Hay algunos puntos en la actualidad que los usuarios ven

tintas razones. Ejemplo de ello esel modelo de General Motors llamado EV1.

El problema de la contaminación

A lo largo de todas estas décadas, desde los inicios con los primeros coches hasta nues-tros días, hemos convivido en un mundo en el que la movilidad ha dependido prioritaria-mente del petróleo, y gracias a ello hemos

Figura 3. General Motors EV1.

Rick Rowen - Wikipedia Commons.