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Real Academia de Ingeniería
Propuestas para el fomento de la movilidad eléctrica: Barreras identificadas y medidas que se deberían adoptar
Angel ARCOS VARGASJosé María Maza Ortega
Fernando Núñez Hernández
22 de enero de 20191
1.- Objeto del documento.
2.- Alcance de la publicación.
2.1.- Referencias internacionales.
2.2.- Tecnología.
2.3.- Análisis económico de la recarga de vehículos eléctricos.
La visión del empresario.
2.4.- Factores determinantes del despliegue del vehículo
eléctrico. Evidencias a nivel internacional
2.5.- Conclusiones
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Contenido
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En noviembre de 2014, la Real Academia de Ingeniería de España y Endesa S.A.,
firmaron un Convenio de Colaboración con el objeto de constituir el el
Observatorio “Energía e Innovación”
El Observatorio fue constituido con vocación de servir de plataforma de análisis
de las distintas tendencias y soluciones que se identifican en el sector
energético, así como de definición de estrategias de innovación en un contexto
global.
En el año 2017, el Observatorio, consciente de la importancia que la penetración
del vehículo eléctrico puede tener en la economía, la industria, el
medioambiente, recibió el encargo de profundizar en las Barreras para el
fomento de la movilidad eléctrica, para lo que se estuvo trabajando durante
todo el año, materializándose, el pasado mes de febrero en la publicación del
libro “Propuestas para el fomento de la movilidad eléctrica: Barreras
identificadas y medidas que se deberían adoptar”.
Objeto del documento01
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El documento se estructura en
cinco apartados:
2.1.- Referencias internacionales.
2.2.- Tecnología.
2.3.- Análisis económico de la
recarga de vehículos
eléctricos. La visión del
empresario.
2.4.- Factores determinantes del
despliegue del vehículo
eléctrico. Evidencias a nivel
internacional
2.5.- Conclusiones
Alcance de la publicación02
6
• Tendencia internacional: descarbonización del sector transporte
• Motivaciones:
• Principal responsable de emisiones de NOx, CO2 y partículas
• Necesidad de la mejora de la calidad del aire en las ciudades
• Objetivo: reducción de emisiones en el corto-medio plazo
Fuente: Amsterdam Roundtable Foundation, 2014
02.1 Referencias internacionales.
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• La movilidad eléctrica es relativamente reciente: política de incentivos
• Revisión internacional de políticas de desarrollo de la movilidad eléctrica:• Países analizados: Dinamarca, Estonia, Francia, Alemania, Países Bajos, Italia y
Noruega• Conceptos de incentivos aplicados• Resultados obtenidos• Principales actores de la movilidad eléctrica
Concepto Dinamarca Estonia Francia Italia Alemania Noruega P. Bajos
Ayuda compra vehículo
Ayuda punto recarga
Incremento impuestos v. combustión
Reducción impuestos v. eléctricos
Ayudas fabricantes
Densidad cargadores (número/km2) 0,0030 0,0065 0,0016 0,0018 0,0088 0,0096 0,0322
Densidad carg. rápidos (número/km2) 0,0019 0,0030 0,0003 0,0005 0,0047 0,0018 0,0117
Fuente: IEA,Global EV Outlook 2016
02.1 Referencias internacionales.
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• El papel del DSO en la movilidad eléctrica es crítico: varios modelos de negocio
• El servicio al usuario final deben ser la base del modelo de negocio.
Fuente: Lo Schiavo, L. (2017). Competition and regulatory aspects of electric vehicles charging: the Italian regulatory experience
02.1 Referencias internacionales.
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El documento se estructura en
cinco apartados:
2.1.- Referencias internacionales.
2.2.- Tecnología.
2.3.- Análisis económico de la
recarga de vehículos
eléctricos. La visión del
empresario.
2.4.- Factores determinantes del
despliegue del vehículo
eléctrico. Evidencias a nivel
internacional
2.5.- Conclusiones
Alcance de la publicación.02
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• Objetivos:
• Caracterización tecnológica de los sistemas de recarga eléctrica
• Impacto en la red de distribución
• Clasificación de las tecnologías recarga:
• Naturaleza de la energía: CA/CC
• Modo de transferencia de energía: contacto/inductivo/cambio batería
• Flujo de energía: unidireccional/bidireccional
• Velocidad de recarga: nivel 1 a nivel 3
• Infraestructura de recarga: modo 1 a modo 4
• Conectores
02.2 Tecnología.
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• Revisión normativa y estandarización:
• Normativa técnica aplicable: ITC BT-52. Instalaciones con fines especiales.
Infraestructura de recarga de vehículos eléctricos
• Impacto en el sistema eléctrico:
• Dependencia del número de vehículos:
• Barreras técnicas:
• Autonomía
• Tiempo de recarga
• Barreras económicas:
• Coste de adquisición elevado por el precio de las baterías
• Barreras asociadas a la infraestructura de recarga:
• Poca infraestructura porque no hay demasiados coches: Elevados
costes de fijos de explotación (potencia & mantenimiento)
• No hay coches porque no existen puntos de recarga
• Ninguna de estas barreras es insalvable:
• Previsión 2020: 0.5 millones de vehículos (1.5 TWh-0,5%)
• Sustitución total del parque móvil: 22millones de vehículos (66 TWh-22%)
02.2 Tecnología.
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• Impacto en la red de distribución:
• Aumento de la carga de la red:
• Congestión de las líneas de baja tensión:
• Límites de ampacidad de líneas y/o cables
• Caídas de tensión adicionales
• Aumento de las pérdidas
• Disminución de la vida útil de activos
• Aumento de los niveles de desequilibrio: cargadores monofásicos
• Aumento de la distorsión armónica: cargas no lineales
• Son necesarias estrategias adecuadas para integrar y gestionar la recarga de vehículos:
• Refuerzos clásicos de red: dificultad en ciudades
• Aprovechar las oportunidades de las redes inteligentes: clave el papel del distribuidor
• Control de carga del vehículo eléctrico
• Tarifas de acceso dinámicas con costes variables en el tiempo
• Utilización de generación renovable distribuida
• Utilización de sistemas de almacenamiento
02.2 Tecnología.
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El documento se estructura en
cinco apartados:
2.1.- Referencias internacionales.
2.2.- Tecnología.
2.3.- Análisis económico de la
recarga de vehículos
eléctricos. La visión del
empresario.
2.4.- Factores determinantes del
despliegue del vehículo
eléctrico. Evidencias a nivel
internacional
2.5.- Conclusiones
Alcance de la publicación.02
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02.3 Análisis económico de la recarga de vehículos eléctricos. La visión
del empresario.
El presente análisis trata de reproducir lo que sería
una cuenta de resultados de un agente de recarga.
Para realizar el análisis, se ha escogido un modelo
comercial de poste de recarga semirrápida, con una
potencia nominal de 22 kW, y compatible con todos
los modos de recarga.
Los parámetros de inversión considerados son:
• Poste de recarga .
• Extensión de la red (punto de conexión
urbano menor de 100 kW)
A efectos de cálculo, se considera una vida útil de
10 años.
Figura 20. Tipo RVE-PT3, modelo v10425.
Fuente: Circutor, 2017.
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Ingresos:
Energía suministrada:
𝑬nergía Suministrada por 𝑷unto de 𝑹ecarga=𝟕.𝟏𝟏𝟖 𝒌𝑾𝒉.
02.3 Análisis económico de la recarga de vehículos eléctricos. La visión
del empresario.
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Ingresos:
Precio de venta:
Se fija un precio de venta de la energía en los postes de recarga públicos, tal que no resulte
más caro que con otras tecnologías convecionales (diésel)
𝑃𝑘𝑊ℎ=𝑃𝐷𝑘𝑚⁄ 𝐶𝑘𝑚
𝑷𝒌𝑾𝒉=𝟎,𝟒𝟎 €
El kilometro eléctrico se perfila como la opción más económica. Comenzando con valores de 0,01 €/km, para la recarga doméstica nocturna e igualándose al diésel, en el caso de
recarga pública rápida
02.3 Análisis económico de la recarga de vehículos eléctricos. La visión
del empresario.
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Costes (hipótesis):
Compra de Energía. Puede ser plana o con discriminación (0,149 €/kWh)
Cuota de potencia: 22 kW * 6,65 €/kW mes
Operación y Mantenimiento
•1 Operario (30.000 €/año cada 30 postes)
•Mantenimiento 1% de la inversión.
•Comunicaciones : 60 €/año
•Gastos generales 10% sobre los costes fijos
Basado en la hipótesis anteriores se calculan los flujos anuales
02.3 Análisis económico de la recarga de vehículos eléctricos. La visión
del empresario.
18
02.3 Análisis económico de la recarga de vehículos eléctricos. La visión
del empresario.
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• Se obtienen resultados negativos todos los años.
• Se proponen algunas alternativas orientadas a mejorar el atractivo
para inversor la instalación de postes de recarga.
02.3 Análisis económico de la recarga de vehículos eléctricos. La visión
del empresario.
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El documento se estructura en
cinco apartados:
2.1.- Referencias internacionales.
2.2.- Tecnología.
2.3.- Análisis económico de la
recarga de vehículos
eléctricos. La visión del
empresario.
2.4.- Factores determinantes del
despliegue del vehículo
eléctrico. Evidencias a nivel
internacional
2.5.- Conclusiones
Alcance de la publicación.02
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02.4 Factores determinantes del despliegue del vehículo eléctrico.
Evidencias a nivel internacional Var. Endog.: Log (stock de VB) (1) (2) (3) (4)
0.18 0.31
0.24 0.15
0.14* 0.51*** -0.02 0.18**
0.1 0 0.75 0.03
0.18*** 0.43***
0.01 0
-1.40*** -1.13***
0 0
0.75** 0.99***
0.01 0
6.08* 2.54*** 3.77*** 3.45***
0.06 0 0 0
Número de observaciones 77 77 71 71
R2_ajustado 0.94 0.88 0.95 0.86
R2_intragrupo 0.95 0.88 0.95 0.87
R2_entregrupos 0.78 0.84 0.63 0.67
R2_global 0.7 0.82 0.49 0.74
Estadístico de la F 147.73 77.52 113.97 77.64
Corr(X, u) 0.27 0.14 0.21 0.1
σu 1.08 0.69 1.22 0.82
σ𝜀 0.32 0.47 0.22 0.37
Coeficiente 𝜌 0.92 0.68 0.97 0.83
Log (cargadores rápidos) (-1)
Término constante
Log (cargadores lentos)
Log (cargadores rápidos)
Log (coste de la batería)
Log (densidad de la batería)
Partiendo de los datos de cada país,
extraído del informe de la Agencia
Internacional de la Energía, se ha
realizado un análisis econométrico
para ver cuales son los factores que
más influyen en la penetración de
los VE. Para ello, se realizan tres
modelos explicativos.
Tabla 13. Modelos de datos de panel estimados.
Efectos fijos. 2010-2015.
Fuente: elaboración propia.
Log (cargadores
lentos)
Log (cargadores
rápidos)
Log (cargadores
rápidos) (-1)
Log (coste de la
batería)
Log (densidad de
la batería)
Modelo 1Cargadores y baterías;
Estático√ √ √ √
Modelo 2Cargadores;
Estático√ √
Modelo 3Cargadores rápidos y
baterías; Dinámico√ √ √ √
Modelo 4Cargadores rápidos;
Dinámico√ √
Modelos estimados
para el log (vehículos de batería)
1) las elasticidades del vehículo de batería respecto al coste y a la densidad de la batería son
aproximadamente unitarias Una disminución del coste del 1% o una mejora de la
densidad del 1%, incrementaría el stock mundial de coches eléctricos un 1%.
2) La implantación de puntos de carga rápida tiene un efecto positivo y significativo en el
nivel mundial de coches de batería eléctrica (los cargadores lentos no parecen influir en
dicho nivel). Además, el efecto se manifiesta de forma contemporánea y retardado un
período. La relación es inelástica en el periodo analizado (elasticidad entre 0,2 y 0,6).
02.4 Factores determinantes del despliegue del vehículo eléctrico. Evidencias a nivel
internacional
Tabla 15. Proyecciones del VB según la evolución prevista de las características de la batería. 2015-2022.
Elaboración propia a partir de los datos de IEA.
Año 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022
Datos reales
Coste Batería ($ / kWh) 250,0 250,0 219,3 192,4 168,8 148,1 129,9 100,0
Densidad Batería (Wh / L) 300,0 300,0 312,6 325,7 339,4 353,6 368,4 400,0
Ratio Densidad / Coste 1,2 1,4 1,7 2,0 2,4 2,8 3,4 4,0
Coches de batería a nivel mundial (miles) 739,830 878,676 1.043,580 1.239,432 1.472,041 1.748,303 2.076,413 2.466,100
Variación coches batería a nivel mundial (miles) 328,7 138,8 164,9 195,9 232,6 276,3 328,1 389,7
Coches batería en España (miles) 4,460 5,297 6,291 7,472 8,874 10,539 12,517 14,867
Variación coches batería en España (miles) 1,4 0,8 1,0 1,2 1,4 1,7 2,0 2,3
Predicciones
23
02.4 Factores determinantes del despliegue del vehículo eléctrico.
Evidencias a nivel internacional
3) El efecto de la disponibilidad de puntos de recarga rápido, será más
importante en España que el caso agregado, presentado una elasticidad
próxima a la unidad.
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Ela
stic
idad
BV
-Ca
rg
ad
ore
s rá
pid
os
País
Figura 28: Elasticidad por países
“VB – Cargadores rápidos”.
Modelo de regresión lineal de
coeficientes aleatorios.
Fuente: elaboración propia a
partir de los datos de IEA.
Este valor equivale a que la introducción de un nuevo punto de recarga rápida
en España, supone, de forma significativa, la venta de 24 nuevos VE.
02.4 Factores determinantes del despliegue del vehículo eléctrico. Evidencias a nivel
internacional
4) En nuestra opinión, la heterogeneidad no observada de los diferentes países del panel
(controlada por efectos fijos) se debe principalmente a las diferentes políticas de apoyo al
coche eléctrico y a la infraestructura de puntos de carga.
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El documento se estructura en
cinco apartados:
2.1.- Referencias internacionales.
2.2.- Tecnología.
2.3.- Análisis económico de la
recarga de vehículos
eléctricos. La visión del
empresario.
2.4.- Factores determinantes del
despliegue del vehículo
eléctrico. Evidencias a nivel
internacional
2.5.- Conclusiones
Alcance de la publicación.02
02.5 Conclusiones
1. Las políticas para el desarrollo de la movilidad eléctrica se basan en esquemas de
ayudas. Principalmente dirigidas a la adquisición y desarrollo de infraestructura de
recarga
2. La estandarización de los elementos de conexión juega un papel fundamental para
permitir la interoperabilidad.
3. Desde un punto de vista económico, en los supuestos considerados, el modelo de
negocio actual, no recupera los costes de las instalaciones.
4. En el largo plazo, se deben explorar nuevos servicios adicionales que proporcionen
nuevos ingresos. El papel del DSO es fundamental en este escenario.
5. Del análisis econométrico, se observa importancia del precio del vehículo eléctrico
y su autonomía (coste y densidad de las baterías), así como de la disponibilidad de
infraestructura pública de recarga rápida. En este trabajo, y para el caso español,
estimamos que en los próximos años, por cada nuevo cargador rápido situado en
un lugar público, se incrementará el stock de coches de batería en 24 unidades.
Real Academia de Ingeniería
Propuestas para el fomento de la movilidad eléctrica: Barreras identificadas y medidas que se deberían adoptar
Angel ARCOS VARGASJosé María Maza Ortega
Fernando Núñez Hernández
22 de enero de 201927