La descarbonización es una preocupación importante para el sector del transporte ya que, a pesar del progreso continuo en la mejora de la eficiencia del vehículo, la demanda de energía del sector está creciendo. En consecuencia, las emisiones de CO2 del sector siguen aumentando. Es un artículo de NGVA Europe.

Se han establecido objetivos estándar de emisiones de CO2 para 2025 y 2030. Estos objetivos se han revisado para el sector de servicio ligero y, por primera vez, también se han introducido para el sector de servicio pesado.

Los estándares se han establecido de acuerdo con el enfoque de CO2 emitido por el tubo de escape.

A continuación, explicaremos por qué la medición del tubo de escape es un instrumento limitado para evaluar la huella de carbono de un vehículo.

1 – ¿Por qué medir las emisiones de CO2 en el tubo de escape?

La medición de las emisiones de CO2 en el tubo de escape se ha introducido para definir el consumo de combustible del vehículo. Esto se calcula a través del llamado ‘balance de carbono’, que da el contenido total de carbono de CO2, CO y THC (hidrocarburos totales no quemados) y luego se convierte en la cantidad de combustible correspondiente.

Podemos usar las emisiones de CO2 del tubo de escape para comparar la eficiencia del vehículo solo cuando no se utilizan otras fuentes de energía. Pero, cuando se utilizan vehículos recargables eléctricamente (PHEV, BEV), la electricidad no contribuye a las emisiones del tubo de escape, proporcionando así una dimensión virtual de cero emisiones. En realidad, la huella de carbono de la producción de electricidad es muy diferente según zonas en Europa, con un promedio de emisiones de 106 g CO2/MJ (ver https://www.electricitymap.org).

Mirando a la dimensión del combustible, cuando usamos un combustible renovable (como el gas renovable), la medición de CO2 en el tubo de escape continúa traduciendo el consumo de combustible, pero es completamente ‘ciego’ hacia los beneficios de Well to Tank (WTT), que normalmente están asociados con combustibles renovables. La medición de emisiones del tubo de escape no puede apreciar ninguna diferencia entre un combustible fósil y su homólogo, basado en renovables.

Esta forma de medición solo detecta el combustible renovable si su contenido de carbono es diferente del de los combustibles fósiles.

En el caso del gas renovable (biometano o metano sintético), el producto final es exactamente el mismo que el gas natural. En consecuencia, las emisiones de CO2, medidas en el tubo de escape, no difieren. Incluso si es irrelevante para la determinación del consumo de combustible del vehículo, no es hacia la descarbonización. De hecho, el CO2 emitido por la combustión de un combustible renovable se equilibra con el crédito de CO2 obtenido de la captura y conversión de carbono en la biomasa utilizada como materia prima.

Como resultado, las emisiones netas de CO2 generadas por un combustible renovable son las asociadas con el proceso de conversión de biomasa a combustible y su distribución, como se representa en la figura anterior.

Por esta razón, si solo observamos las emisiones de CO2 del tubo de escape, no podemos entender ni medir el impacto general del vehículo + sistema de combustible hacia las emisiones de GEI.

Con este enfoque, los vehículos eléctricos de batería y los híbridos enchufables resultan ser las tecnologías más efectivas para cumplir con el nuevo estándar de emisiones, pero resulta en contradicción con el enfoque de ‘tecnología neutra’.

Teniendo en cuenta la complejidad de las futuras arquitecturas de vehículos y la creciente mezcla de fuentes de energías renovables utilizadas para producir combustibles y electricidad, el enfoque del tubo de escape resulta limitado bajo un punto de vista de emisiones ‘cero neto’.

Bajo esta perspectiva, la medición de las emisiones del tubo de escape es como utilizar gafas equivocadas, permitiendo solo una vista parcial de todo el problema.

2 – Evaluación del pozo a la rueda (WtW)

La metodología WtW es un primer paso para comparar el impacto de diferentes soluciones hacia las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).

WtW resulta de la contribución de las emisiones del tubo de escape (Tank-to-Wheel, TtW) más las emisiones Well-to-Tank (WtT). Estos incluyen el CO2 generado durante la producción del combustible, su transporte a la estación de combustible y su distribución al tanque del vehículo.

Cuando comparamos diferentes arquitecturas y combustibles del tren motriz, en la siguiente figura se muestra la comparación de lo que se mide en el tubo de escape y lo que se genera mediante el uso de dicho combustible (o electricidad, o ambos, como en el caso de los PHEV).

En relación con los llamados ‘automóviles de pasajeros medianos’ (segmento C), la economía de combustible y el consumo de energía para soluciones electrificadas se han acordado internamente en NGVA Europe (consumo BEV a 14,5 kWh/100 km), mientras que los datos WtT se han elaborado a partir del último conjunto de datos presentado por Concawe en EUSEW y anticipando la Versión 5 de la Estudio de WtW del Consorcio JEC .

Lo que podemos concluir de este gráfico comparando combustibles convencionales con soluciones electrificadas:

 Sobre una base de TtW, las soluciones electrificadas ofrecen el mejor rendimiento.

 Teniendo en cuenta la combinación energética actual de la UE (106 g de CO 2 / MJ), la contribución de los BEV en el CO2 de WtT es aproximadamente el doble en comparación con los combustibles convencionales.

 Sobre una base de WtW, los BEV ofrecen un mejor rendimiento en comparación con el combustible convencional gracias a la mayor eficiencia del tren motriz.

Mirando al gas natural y renovable

El gas natural tiene un efecto directo sobre las emisiones del tubo de escape ya que, para la misma energía, el CO2 generado es aproximadamente un 23% más bajo que el de los combustibles convencionales.

En esta sección, solo comparamos las soluciones de GNC con los vehículos eléctricos de batería que se ven hoy y la combinación de energía 2030.

Para la producción de electricidad, hemos considerado la combinación energética actual de la UE (106 g de CO2/MJ) y lo que el JEC (que es una colaboración entre el CCI de la Comisión Europea, EUCAR, CONCAWE) está proyectando en 2030, correspondiente a 72 CO2/MJ. Con un consumo de energía de 14,5 kWh/100 km, las emisiones totales de WtW en 2030 corresponden a 37 g de CO2/km.

El automóvil de GNC, con 94 g de CO2/km de emisiones del tubo de escape, genera 114 g CO2/km a nivel de WtW cuando se alimenta con gas natural (fósil).

Cuando se consideran diferentes opciones provenientes de la conversión de biomasas (por ejemplo, desechos municipales y estiércol líquido) o de la combinación de H2 y CO2 para proporcionar beneficios de metano sintético, son mucho mayores.

Sobre una base de WtW, las emisiones de CO2 son las siguientes:

 Con biometano procedente de residuos municipales à 17 g CO2/km

 Con Power to Methane a 7 g CO2/km

 Con biometano de estiércol líquido a -171 g CO2/km

Estos resultados muestran que hoy tenemos una tecnología poderosa para abordar las emisiones de GEI:

 Con biometano puro de los residuos municipales, la huella de carbono WtW es mejor que la de los BEV.

 Con Power to Methane, el objetivo de neutralidad de carbono es alcanzable.

 Cuando convertimos el estiércol líquido en biometano, ¡llegamos a emisiones negativas! ¿Qué significa esto? Significa que estamos capturando y convirtiendo las emisiones de CO2 de la atmósfera, por lo que estamos proporcionando la misma función que un bosque: absorber CO2 .

Entonces, simplemente pasando de un tubo de escape a un enfoque de medición de CO2 de pozo a rueda , nos damos cuenta de que hay más soluciones además de la electrificación que pueden contribuir de manera efectiva al proceso de descarbonización.

Debido a la urgencia inmediata y la necesidad de comenzar a frenar las emisiones de CO2 del sistema de transporte, necesitamos mantener un marco legislativo abierto donde podamos multiplicar y establecer opciones para soluciones viables.

La gran oportunidad ofrecida por la infraestructura y los vehículos de gas natural es que son totalmente compatibles con gas 100% renovable con cero costos adicionales.

No tiene sentido pensar que las soluciones electrificadas y las tecnologías de gas natural estarían compitiendo. El sistema de transporte continuará utilizando motores de combustión interna también en las diferentes familias de arquitecturas híbridas y estos motores deben alimentarse con los combustibles más limpios. Y el gas natural y renovable está aquí para hacer el trabajo.