Vehículos propulsados por energía solar. ¿Una estrategia acertada contra el cambio climático?

El peso contaminante del transporte

A nivel mundial, el transporte representa una cuarta parte de las emisiones totales: 8 gigatoneladas por año, según el Panel Intergubernamental para el Cambio Climático (IPCC). Esta cifra es un 70% más alta que hace 30 años. Se estima que más de mil millones de autos de pasajeros recorren las calles y carreteras del mundo hoy en día y, si no tomamos medidas urgentes, para 2040, esta cantidad de autos podría duplicarse.

"Esto es insostenible, inaceptable y no es compatible con los objetivos del Acuerdo de París", dijo José Mendes, presidente de la Alianza de Descarbonización del Transporte, un grupo de 20 países, ciudades y empresas comprometidos a impulsar el transporte bajo en carbono.

Los primeros vehículos eléctricos fueron producidos y vendidos a principios de la década de 1900 y las ventas alcanzaron su punto máximo a principios de la década de 1910. Pero los avances tecnológicos y el descubrimiento de grandes reservas de petróleo desplazaron al vehículo eléctrico en favor del motor de combustión.

"Ahora, casi 100 años después, los vehículos eléctricos están regresando y necesitan desplazar cada vez más el motor de combustión para reducir las emisiones y la contaminación del aire", dijo el Secretario General de la ONU.

"El crecimiento de los vehículos eléctricos tendrá un impacto significativo en la demanda de electricidad, y esto debe tenerse en cuenta", agregó, y explicó que "si no se maneja con cuidado, la demanda adicional creará desafíos en todas las secciones del sistema de energía, especialmente en las horas punta, y ese transporte que depende de la electricidad generada a partir de la combustión de combustibles fósiles, podría terminar añadiendo al problema, no aliviándolo”, recalcó. Para evitar que esto suceda, se deben realizar inversiones para crear electricidad a partir de fuentes renovables, no a partir de combustibles fósiles, y garantizar una cadena de suministro sólida.

¿Qué es un vehículo solar?

Un vehículo solar es un vehículo propulsado por un motor eléctrico (vehículo eléctrico) alimentado por energía solar fotovoltaica obtenida de paneles solares en la superficie del automóvil.

La gran diferencia de estos vehículos es que se emplea electricidad renovable que fue obtenida fuera del vehículo. Las celdas fotovoltaicas convierten la energía del sol directamente a electricidad, que puede o bien ser almacenada en baterías eléctricas o utilizadas directamente por el motor.

Las principales casas automovilísticas están probando nuevos modelos de carros eléctricos con placas fotovoltaicas que se acercan el sueño del automóvil solar. La implementación de la energía solar en el transporte va más allá y ya se prueban desde trenes hasta aviones, pero aún tiene importantes retos por delante. La energía solar se emplea ya en vehículos híbridos, como el Sonata de Hyundai, que a través de su techo solar puede recargar hasta el 60% de la batería

La presentación de un Toyota Prius experimental con células fotovoltaicas incorporadas en su techo, capó y luneta trasera, es una de las señales más recientes: la apuesta por la energía solar ha llegado también al sector de los transportes. Una de las ideas que cobra más fuerza es inyectar electricidad generada a partir de los rayos del sol para aumentar la capacidad de autonomía de los carros eléctricos. Pero no solo eso: también hay quien ha soñado con utilizar esta fuente limpia para poner en marcha trenes, aviones y barcos. Algunos han visto sus proyectos materializarse, otros están más lejos. Revisamos a través de algunos ejemplos las perspectivas del sector.

La idea de Toyota, que trabaja en este campo con el fabricante Sharp y el prestigioso centro de investigación público japonés NEDO, es aprovechar la energía solar para aumentar la autonomía de crucero de los vehículos eléctricos y así hacerlos más eficientes energéticamente y con menos impacto ambiental. No es la primera vez que lo intenta. Hace ya una década agregó un techo solar a un modelo Prius, pero en aquel momento no parecía una idea madura. Y en 2017 comercializó en Japón una versión del mismo coche con células fotovoltaicas integradas, aunque con capacidades aún limitadas.

Ahora la casa automovilística ha avanzado más, y, según asegura, ha podido desarrollar un modelo eléctrico que cuenta con células solares de alta eficiencia (34%) y es capaz, cuando está parado, de almacenar en su batería energía solar suficiente como para tener 44,5 kilómetros de autonomía extra al día (hasta 56 km durante la marcha). En el Prius anteriormente comercializado en Japón, llegaba solo a 6,1 km. A principios del pasado julio, Toyota anunció que estaba lista para empezar una fase de pruebas en carreteras con este prototipo y evaluar sus beneficios “en función de las mejoras en la reducción de las emisiones de CO₂y la conveniencia”, así como “la cantidad de veces que un vehículo requiere una recarga”.

Al incrementar la superficie panelada se aumenta la autonomía del automóvil eléctrico, permitiendo la auto carga, con mayor eficiencia y menos impacto.

El problema de la autonomía

No todos están seguros de que apostar por la energía solar en el sector de los coches sea la opción mejor. Entre los que han expresado dudas, también está el visionario Elon Musk, al que le preocupa que la superficie disponible no sea suficiente como para sacar ventajas significativas de esta fuente limpia. Otros, en cambio, están más en la línea de Toyota. Su competidora Hyundai, por ejemplo, acaba de lanzar al mercado de Corea del Sur un modelo Sonata híbrido con techo solar, una tecnología que le permitiría poder recargar de esta forma entre un 30% y 60% de su batería cada día y, con seis horas de recarga diaria, aumentar de unos 1.300 kilómetros anuales la distancia recorrible.

También en Europa algunos lo están intentando. Como esta empresa holandesa (Lightyear), que asegura estar preparando un modelo eléctrico y solar con más de 700 kilómetros de autonomía y que lo venderá a partir de 2021 a un precio de 149.000 euros.

Lo primero que llama la atención del vehículo es su aerodinámica carrocería que será una de las claves para conseguir una autonomía eléctrica de hasta 725 km bajo el ciclo WLTP* gracias a los paneles solares ubicados en el techo y también en la capota del coche, en total cinco metros cuadrados de células solares que según la marca no solo son capaces de ofrecer "alrededor de un 20% más de energía que las tradicionales" y pueden recuperar 12 km de autonomía por hora, sino que cada una de esas células funciona de manera independiente haciendo así que el coche pueda funcionar incluso si una parte de él recibe sombra.

Según sus creadores el Lightyear One se puede conducir por la noche o en un día nublado al contar con una batería de un tamaño "relativamente pequeño" con la que el coche puede funcionar como un coche eléctrico convencional y que se puede cargar en cargadores de nivel 2 de hasta 22 kW y de nivel 3 hasta 60 kW y con la que podemos obtener 400 km de autonomía con una carga completa durante la noche en una toma de 230V. Además, en países soleados no sería necesario cargar el vehículo dado que con la energía solar podría funcionar indefinidamente y no sería necesario recurrir a buscar puntos de recarga, que muchas veces no están en lugares accesibles. Según las estimaciones del Lightgear de esta manera sería posible recorrer hasta 20.000 km al año con este coche utilizando la energía del sol.

O esta startup alemana, que dice haber recibido ya más de 10.000 pedidos para un coche basado en el mismo tipo de propulsión y también disponible en dos años, pero “perfecto para un uso en el día a día” y en preventa a un precio de 25.000 euros.

Ricardo Guerrero Lemus, miembro de la Agencia Internacional de la Energía y docente en la Universidad de la Laguna (Tenerife), cree que en el terreno de los coches solares “queda camino por recorrer, pero es evidente que [esta opción] se empezará a aplicar pronto, no como una solución independiente, pero sí aportando energía a la batería de los vehículos eléctricos”. En su opinión, “cualquier aportación de energía fotovoltaica debe ser bienvenida porque necesitaremos menos tiempo de enchufe para cargar la batería”.

El centro de investigación NEDO afirmaba en un estudio publicado el pasado abril que en Japón se considera que habrá mercado para sistemas fotovoltaicos en los coches a partir de 2030, lo que sugiere que aún falta algo. Pero el trabajo de ingenieros y especialistas del sector se intensifica. Además de la autonomía, una de las ventajas que puede aportar la energía solar en los autos es el aumento del “confort dentro del vehículo”, porque puede contribuir a alimentar funciones como el aire acondicionado o la iluminación, según Guerrero. Por otro lado, contrasta, “la principal dificultad es el precio de las células multiunión que en este caso deberían ser flexibles e, incluso, coloreables”.

En la aviación se está integrando también la energía solar. Un ejemplo es el Solar-Impulse II, que dio la vuelta al globo usando mayormente energía fotovoltaica. Crédito: Solar Impulse.

Sol para alimentar autobuses, trenes y aviones.

El transporte tradicional emite unas 8 gigatoneladas de emisiones de carbono a la atmósfera anualmente, una cantidad que podría duplicarse para el 2040 y acelerar el cambio climático. Decenas de países se han comprometido a promover los vehículos eléctricos en las flotas de transporte público y para los consumidores, así como en disminuir la contaminación atmosférica.

La idea de alimentar vehículos con la luz del sol no fascina solo a algunos fabricantes de coches, sino también a desarrolladores de otros medios de transporte. A distintas latitudes, ya ha habido varios intentos para convertir esta visión en realidad. Así lo hizo esta compañía de Uganda, que produjo un prototipo de autobús solar. En otros países, como en la India y en Australia, se aplicaron paneles fotovoltaicos en el techo de algunos trenes (en el primer caso, como integración a la propulsión diesel, en el segundo, para que la solar sea la única fuente de energía).

Hace tan solo unas semanas, un proyecto relativo al ferrocarril se anunció también en Reino Unido. Se trata de un piloto para experimentar una “granja solar ferroviaria”, es decir, una línea de trenes, ubicada en el sur de Inglaterra, conectada con un parque solar que permite alimentar algunos elementos de la red como señales y luces. Sus impulsores creen que es el primer paso para crear una infraestructura ferroviaria capaz de abastecer con energía fotovoltaica directamente los trenes y así reducir la necesidad de usar combustibles.

La integración de energía solar se ha probado también en el sector náutico y en la aviación. En este segundo caso, entre los proyectos que tuvieron más repercusión mediática está el Solar-Impulse II, un avión alimentado en buena parte con energía fotovoltaica que entre 2015 y 2016 completó la vuelta del globo terrestre, viajando en algunos tramos por la noche gracias a la energía acumulada durante el día. Y también es destacable el Zephyr S de AirBus, un vehículo aéreo no tripulado alimentado con energía fotovoltaica y diseñado como un “pseudo-satélite” capaz de mantenerse en vuelo a unos 21.000 metros de altura y ejecutar tareas de “visualización, detección y conectividad”.

*El procedimiento WLTP (World Harmonized Light-duty Vehicle Test Procedure) es un estándar global para determinar los niveles de contaminantes, emisiones de CO₂ y consumo de combustible de los coches tradicionales, híbridos, y automóviles eléctricos puros. Este procedimiento ha sido desarrollado por la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (CEPE o UNECE en inglés) para sustituir al Nuevo Ciclo de Conducción Europeo (NEDC) como procedimiento europeo de homologación de vehículos. Su versión final se publicó en 2015. Uno de los principales objetivos del procedimiento WLTP es hacer coincidir mejor las estimaciones de laboratorio del consumo de combustible y las emisiones con las medidas de una condición de conducción en carretera¹.

Dado que los objetivos de CO₂ son cada vez más importantes para el rendimiento económico de los fabricantes de vehículos en todo el mundo, WLTP también pretende armonizar los procedimientos de prueba a nivel internacional y establecer un campo de juego igualitario en el mercado global. Además de los países de la UE, WLTP está aceptado en India, Corea del Sur y Japón. WLTP está normalizado mediante la normativa (CE) 2009/443 a efectos de verificar que un modelo de un fabricante no emite más CO₂en promedio que el objetivo establecido por la Unión Europea, que actualmente es de 95 g de CO₂ por kilómetro para 2021.