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Los combustibles alternativos que utilizaremos en los próximos años

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  • Categoría de la entrada:Future Fuels
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Los combustibles alternativos son aquellos combustibles o fuentes de energía que sirven, al menos en parte, como sustitutos de las fuentes de petróleo fósil en el sector del transporte. Según la Estrategia Climática a Largo Plazo 2050 de la Comisión Europea, no existe una única solución de combustible para el futuro de la movilidad con bajas emisiones: es probable que se necesiten todas las principales opciones de combustibles alternativos, pero en distinta medida en cada uno de los modos de transporte.

Definiciones
Sobre la base de la Directiva 2014/94/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de octubre de 2014, relativa al despliegue de infraestructuras de combustibles alternativos, se aplica la definición actual:

«Combustibles alternativos»: combustibles o fuentes de energía que sirven, al menos en parte, como sustituto de las fuentes de petróleo fósil en el suministro de energía al transporte y que tienen potencial para contribuir a su descarbonización y mejorar el comportamiento medioambiental del sector del transporte.

La actual directiva AFI reconoce seis tipos de combustibles alternativos:

  • Electricidad,
  • Hidrógeno,
  • Biocarburantes,
  • Combustibles sintéticos y parafínicos,
  • Gas natural, incluido el biometano, en forma gaseosa (gas natural comprimido [GNC]),
  • Gas natural licuado (GNL),
  • Gas licuado de petróleo (GLP)

En la propuesta de reglamento AFI, los combustibles alternativos se clasifican en tres categorías distintas (que se describirán en el resto de esta sección):

  • Combustibles fósiles alternativos para una fase de transición
  • Combustibles alternativos para vehículos de emisiones cero
  • Combustibles renovables

Combustibles fósiles alternativos para una fase de transición

Gas natural licuado (GNL)

El gas natural licuado (GNL), de alta densidad energética, ofrece una alternativa rentable al gasóleo para actividades marítimas (transporte, servicios en alta mar y pesca), camiones y ferrocarril, con menores emisiones contaminantes y de CO2 y mayor eficiencia energética. El GNL es especialmente adecuado para el transporte de mercancías por carretera de larga distancia, para el que las alternativas al gasóleo son extremadamente limitadas. Los camiones podrían cumplir de forma rentable los límites de emisiones contaminantes más estrictos de las futuras normas EURO VI.

El GNL también es una opción de combustible atractiva para que los buques cumplan los nuevos límites de contenido de azufre en los combustibles marinos, que disminuyen del 1 % al 0,1 % a partir del 1 de enero de 2015 en las Zonas de Control de Emisiones de Azufre (SECA) del Mar Báltico, el Mar del Norte y el Canal de la Mancha, fijados por la Organización Marítima Internacional (OMI). Estas obligaciones afectarán a cerca de la mitad de los 10 000 buques que realizan actualmente transporte marítimo intracomunitario. El GNL es también una alternativa económica atractiva para el transporte marítimo fuera de las SECA, donde los límites de azufre disminuirán del 3,5% al 0,5% a partir del 1 de enero de 2020, y a escala mundial.

La falta de infraestructuras de repostaje y de especificaciones técnicas comunes sobre los equipos de repostaje y las normas de seguridad para el abastecimiento de combustible dificultan la implantación en el mercado. Por otra parte, el GNL en el transporte marítimo podría ser económicamente viable, ya que los precios actuales en la UE son inferiores a los del fuelóleo pesado y el gasóleo marítimo bajo en azufre, y existen perspectivas de que su uso aumente en el futuro.

Gas natural comprimido (GNC)

La tecnología del gas natural vehicular está madura en lo que respecta al mercado en general, con cerca de 1 millón de vehículos en circulación en Europa y unas 3.000 estaciones de servicio. A partir de la densa red de distribución de gas natural existente en Europa podrían abastecerse fácilmente más estaciones de servicio, siempre que la calidad del gas sea suficiente para los vehículos de GNC. Los vehículos de GNC tienen bajas emisiones contaminantes, por lo que han ganado terreno rápidamente en las flotas urbanas de autobuses, camiones utilitarios y taxis. Los vehículos a gas optimizados pueden tener una mayor eficiencia energética. Cabe esperar un desarrollo del mercado económicamente viable por parte de la iniciativa privada, ya que los vehículos de GNC son competitivos con los convencionales en precio y prestaciones, y el gas natural es más barato que la gasolina y el gasóleo.

Gas a líquido (GTL)

El gas natural también puede transformarse en combustible líquido descomponiéndolo primero en un «gas de síntesis», compuesto de hidrógeno y monóxido de carbono, y refinándolo después hasta obtener un combustible sintético con las mismas características técnicas que los combustibles convencionales, totalmente compatible con los motores de combustión y la infraestructura de combustibles existentes. Los combustibles sintéticos también pueden producirse a partir de materias primas residuales. Mejoran la seguridad del abastecimiento y reducen las emisiones contaminantes de los vehículos actuales. Además, fomentan tecnologías avanzadas de motores de mayor eficiencia energética. Sin embargo, su coste excesivo limita actualmente su aceptación en el mercado.

Combustibles alternativos para vehículos de emisiones cero

Electricidad

La electricidad se considera un combustible alternativo en el marco de la estrategia europea de combustibles alternativos y la nueva propuesta de reglamento sobre el despliegue de infraestructuras de combustibles alternativos. La electricidad puede producirse a partir de tres fuentes principales: (1) carbono fósil, (2) nuclear y (3) renovable. En la UE, en 2019, el 39 % de la electricidad consumida procedía de centrales que quemaban combustibles fósiles y el 35 % de fuentes de energía renovables, mientras que el 26 % procedía de centrales nucleares. Entre las fuentes de energía renovables, la mayor parte de la electricidad consumida procedía de turbinas eólicas (13 %), centrales hidroeléctricas (12 %), biocombustibles (6 %) y energía solar (4 %).

Carretera

Los vehículos eléctricos (VE), que utilizan un motor eléctrico de alta eficiencia para su propulsión, pueden abastecerse de electricidad de la red, procedente cada vez más de fuentes de energía bajas en CO2. La recarga flexible de las baterías de los vehículos, en momentos de poca demanda o de abundante suministro, favorece la integración de las energías renovables en el sistema eléctrico. Los VE no emiten contaminantes ni ruido, por lo que son especialmente adecuados para las zonas urbanas. Vehículos eléctricos enchufables (PEV) es la terminología común para los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) y los vehículos 100 % eléctricos (vehículos eléctricos de batería – BEV). Estos vehículos son capaces de extraer electricidad de fuentes de energía eléctrica externas y almacenar la energía en baterías. Las configuraciones híbridas, que combinan motores de combustión interna y motores eléctricos, pueden ahorrar petróleo y reducir las emisiones de CO2 al mejorar la eficiencia energética global de la propulsión (hasta un 20 %), pero, sin posibilidades de recarga externa, no son una tecnología de combustible alternativa.

La tecnología de los VE está madurando y su despliegue se está acelerando. Para 2030, la Comisión Europea quiere poner en las carreteras europeas al menos 30 millones de coches de emisiones cero y 80 000 camiones de energías limpias. Los principales problemas son el coste excesivo, la baja densidad energética y el gran peso de las baterías. Esto limita la autonomía de los vehículos. La recarga normal dura varias horas. La recarga rápida por inducción o el intercambio de baterías pueden aliviar el problema. Las mejoras en la tecnología de las baterías son esenciales para la adopción de los vehículos eléctricos en el mercado.

La falta de puntos de recarga, con un enchufe común, es un obstáculo importante para la aceptación en el mercado. Tendrían que estar ubicados en el hogar, en el lugar de trabajo y en espacios públicos. En la actualidad, la mayoría de los Estados miembros se están poniendo al día en cuanto al número de puntos de recarga accesibles al público y han anunciado políticas para desarrollar una red adecuada de instalaciones de recarga. Los VE también pueden utilizarse para el almacenamiento de electricidad y la estabilización de la red y, para permitir un sistema flexible de fijación de precios de la electricidad basado en la demanda/oferta, será necesaria una interacción controlada con la red eléctrica.

Ferrocarril

Los trenes eléctricos no necesitan llevar ningún motor de combustión interna ni grandes baterías, lo que los convierte en una opción ideal, teniendo en cuenta su excelente relación potencia-peso.

Aviación

Los aviones eléctricos de batería están creciendo rápidamente en términos de tecnología y desarrollo del mercado. Está ampliamente reconocido que la densidad energética es el cuello de botella de las cadenas cinemáticas eléctricas de emisiones cero. Con unas tasas de eficiencia cada vez mayores, las baterías de iones de litio pasaron a ser adecuadas en 2019 para las aeronaves pequeñas. Estos vehículos se utilizan principalmente para distancias cortas en aeropuertos más pequeños y escuelas de vuelo.

Vías marítimas y fluviales

La electricidad también puede suministrar energía limpia al transporte marítimo y fluvial. Se ha recomendado el uso de electricidad en tierra por parte de los buques atracados en los puertos cuando se superan los límites de calidad del aire o de ruido.

Hidrógeno

El hidrógeno (H2) es una prometedora opción de combustible alternativo para el transporte, donde la electrificación es más difícil. En una primera fase, la adopción temprana del hidrógeno puede producirse en usos cautivos, como autobuses urbanos locales, flotas comerciales (por ejemplo, taxis) o partes específicas de la red ferroviaria, donde la electrificación no es factible. Las estaciones de repostaje de hidrógeno pueden abastecerse fácilmente mediante electrolizadores regionales o locales, pero su despliegue requiere un análisis claro de la demanda de las flotas y de los diferentes requisitos de los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) ligeros y pesados.

Carretera

Las pilas de combustible de hidrógeno son alternativas tecnológicas importantes para los vehículos pesados de carretera, junto con la electrificación, incluidos los autocares, los vehículos especiales y el transporte de mercancías por carretera de larga distancia, dadas sus elevadas emisiones de CO2. Los objetivos para 2025 y 2030 establecidos en el Reglamento sobre normas de emisión de CO2 son un motor importante para crear un mercado líder para las soluciones de hidrógeno, una vez que la tecnología de pilas de combustible esté suficientemente madura y sea rentable.

Los trenes de pila de combustible de hidrógeno podrían desarrollarse para otras rutas comerciales viables de trenes que son difíciles o no rentables de electrificar: alrededor del 46 % de la red principal todavía se atiende con tecnología diésel en la actualidad. Algunas aplicaciones de los trenes de hidrógeno con pila de combustible (por ejemplo, las unidades múltiples) ya pueden ser competitivas en costes con el gasóleo en la actualidad.

Transporte marítimo y fluvial

Para las vías navegables interiores y el transporte marítimo de corta distancia, el hidrógeno puede convertirse en un combustible alternativo de bajas emisiones, especialmente desde que el Green Deal hace hincapié en que la emisión de CO2 en el sector marítimo debe tener un precio. El aumento de la potencia de las pilas de combustible de uno a varios megavatios y el uso de hidrógeno renovable para producir combustibles sintéticos, metanol o amoníaco -con mayor densidad energética- son necesarios para el transporte marítimo de larga distancia y de gran calado.

Aviación

El hidrógeno puede convertirse a largo plazo en una opción para descarbonizar el sector de la aviación, mediante la producción de queroseno sintético líquido u otros combustibles sintéticos. Se trata de combustibles «drop-in» que pueden utilizarse con la tecnología aeronáutica existente, pero deben tenerse en cuenta las implicaciones en términos de eficiencia energética. A más largo plazo, las pilas de combustible alimentadas por hidrógeno, que requieren un diseño adaptado del avión, o los motores a reacción basados en el hidrógeno también pueden constituir una opción para la aviación.

El principal factor que limita el uso del hidrógeno en las aplicaciones industriales y el transporte suele ser su elevado coste, incluidas las inversiones adicionales en equipos basados en hidrógeno, almacenamiento e instalaciones de abastecimiento de combustible. Además, el impacto potencial de los riesgos de la cadena de suministro y la incertidumbre del mercado se ve amplificado por los estrechos márgenes de los productos industriales finales debido a la competencia internacional.

Amoníaco

El amoníaco es una molécula de fórmula química NH3 que se presenta como gas a temperatura ambiente y presión normal. También puede almacenarse como líquido a bajas temperaturas (por debajo de -33 °C) y/o cuando se comprime. En este caso, se denomina amoníaco líquido. El uso del amoníaco como combustible no es reciente. Se utiliza desde principios del siglo XIX como combustible en vehículos motorizados, en locomotoras (Inglaterra) o en tranvías (Nueva Orleans, EE.UU.). Durante la Segunda Guerra Mundial, Bélgica (entonces víctima de un embargo sobre el gasóleo) decidió incluso alimentar sus autobuses con amoníaco líquido. En los años 60, también se estudió la posibilidad de utilizar amoníaco en motores alternativos, sobre todo con fines militares. El amoníaco se utilizó como propulsor de algunos aviones cohete en los años 50 y 60 en una serie de misiones suborbitales.

Más recientemente, el amoníaco ha vuelto al primer plano para descarbonizar varios sectores específicos, el del transporte marítimo como sustituto de ciertos combustibles pesados (por ejemplo, el fuelóleo pesado (HFO)), conocidos por sus emisiones de gases de efecto invernadero. El amoníaco es menos arriesgado que el hidrógeno durante las operaciones de almacenamiento y emite menos gases de efecto invernadero que el gas licuado de petróleo (GLP) o el gas natural comprimido (GNC). Por ello, se considera un combustible económicamente viable para el sector del transporte marítimo. Sin embargo, su impacto medioambiental global (desde la producción hasta la utilización) debe evaluarse caso por caso. En efecto, el transporte del amoníaco desde su zona de producción hasta las zonas portuarias debe ser lo más corto posible (en términos de distancia). Poco a poco se están poniendo en marcha diversas iniciativas para demostrar el potencial del amoníaco en el sector marítimo, sobre todo en los Países Bajos.

La eficiencia del amoníaco en los motores de combustión interna mejora cuando se mezcla con otros combustibles. El amoníaco tiene una baja velocidad de llama y una alta resistencia a la autoignición. Mezclar amoniaco con otros combustibles fósiles (especialmente gasóleo) es la opción más eficiente desde el punto de vista técnico, ya que reduce las emisiones de CO2 y NOx si el contenido de NH3 de la mezcla no supera el 60% en peso. Las mezclas de gasolina/NH3 o etanol/NH3 también ofrecen una elevada potencia en condiciones estables, aunque condicionadas por las emisiones de NOx durante las fases de combustión.

Gas licuado de petróleo (GLP)

El GLP es un subproducto de la cadena de combustible de hidrocarburos. Su uso en el transporte aumenta la eficiencia de los recursos. El GLP es una alternativa de baja emisión de carbono inmediatamente disponible. De hecho, emite un 35% menos de CO2 que el carbón y un 12% menos que el petróleo. Además, casi no emite carbono negro, el segundo factor que más contribuye al calentamiento global. El GLP ofrece importantes ventajas medioambientales, sobre todo en términos de calidad del aire interior y exterior. Se caracteriza por sus bajas emisiones de partículas, de óxidos de nitrógeno (NOx) y de azufre.

Actualmente se obtiene del petróleo crudo y del gas natural, y en el futuro también de la biomasa. En la actualidad, se queman grandes cantidades de gas (gas natural y GLP). La infraestructura del GLP está bien establecida, con unos 32 000 puntos de suministro en la UE, pero con una distribución muy desigual entre los Estados miembros. El GLP de automoción, también conocido como autogás, es el combustible alternativo más utilizado en Europa, con escasa necesidad de inversión en infraestructuras. Con más de 15 000 000 de vehículos que ya funcionan con autogás, abastecidos por una red de gasolineras de más de 46 000 puntos, el autogás ofrece a los conductores europeos una alternativa a los combustibles convencionales.

Combustibles renovables

Biocarburantes

El biodiésel es un combustible renovable y biodegradable fabricado en el país a partir de aceites vegetales, grasas animales o grasa reciclada de restaurantes. Los biocombustibles son actualmente el tipo más importante de combustibles alternativos, representando el 4,4 % en el transporte de la UE. El consumo total de biocarburantes fue de 17,0 Mtep en 2018. Pueden contribuir a una reducción sustancial de las emisiones globales de CO2, si se producen de manera sostenible y no causan cambios indirectos en el uso de la tierra. Podrían proporcionar energía limpia a todos los modos de transporte. Sin embargo, las restricciones de suministro y las consideraciones de sostenibilidad pueden limitar su uso.

Los biocarburantes pueden producirse a partir de una amplia gama de materias primas mediante tecnologías en constante evolución y utilizarse directamente o mezclados con combustibles fósiles convencionales. Incluyen bioetanol, biometanol y bioalcoholes superiores, biodiésel (éster metílico de ácidos grasos, FAME), aceites vegetales puros, aceites vegetales tratados con hidrógeno, dimetiléter (DME) y compuestos orgánicos.Los biocombustibles de primera generación se basan en cultivos alimentarios y grasas animales. Entre ellos se encuentran el biodiésel y el bioetanol.

Los biocombustibles líquidos disponibles comercialmente en la actualidad son principalmente biocombustibles de «primera generación». Las mezclas con combustibles fósiles convencionales son compatibles con la infraestructura de combustibles existente, y la mayoría de los vehículos y embarcaciones son compatibles con las mezclas actualmente disponibles (E10 – gasolina con hasta un 10 % de bioetanol y gasóleo con hasta un 7 % de contenido de biodiésel FAME). La aceptación de los biocarburantes por parte de los consumidores se ha visto obstaculizada por la falta de una acción coordinada entre los Estados miembros a la hora de introducir nuevas mezclas de combustible, la ausencia de especificaciones técnicas comunes y la falta de información sobre la compatibilidad de los nuevos combustibles con los vehículos.

Algunos biocarburantes, como los aceites vegetales hidrotratados, pueden mezclarse en cualquier proporción con los carburantes convencionales y son totalmente compatibles con la infraestructura de repostaje existente y con los vehículos de carretera, buques, locomotoras y aviones para mezclas de hasta el 50%. En el sector del transporte, los biocarburantes se consumen en Francia, Alemania, Suecia, España, Italia y el Reino Unido, con una gran diferencia entre su consumo y el del resto de los Estados miembros. Para la aviación, los biocombustibles avanzados son la única opción baja en CO2 para sustituir al queroseno. La compatibilidad del bioqueroseno con los aviones actuales está demostrada. Sin embargo, su coste debe ser competitivo. La iniciativa «Flightpath 2050» pretende reducir las emisiones de CO2 en un 75% y las de óxidos de nitrógeno (NOx) en un 90%.

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