El coche completamente solar es tecnicamente muy facil de obtener. Lo que pasa es que el elemento captador solar, que obtiene la energia directamente del sol, es demasiado grande para que quepa en el coche, pero podemos ponerlo en el tejado de casa, o en la carretera.
Vamos a hacer algunos numeros. Empecemos por responder a la pregunta ¿Cuanta energia (medida en Kilowatios-hora) necesita un coche para funcionar?.
Para responder a esta pregunta, la clave reside en responder a otra pregunta muy relacionada con esta: ¿Que porcentaje del tiempo está el coche en marcha y que porcentaje está parado?
Puesto que es evidente que un coche solo consume energia cuando está funcionando, la respuesta a esta pregunta es de crucial importancia. Curiosamente, no hace falta acudir a estadisticas mas o menos fiables publicadas por nadie: Podemos hacer la estadistica nosotros mismos de una manera muy facil y bastante fiable (tan fiable como pacientes y minuciosos seamos con nuestra estadistica). Ademas, resultará que esta estadistica nuestra, nos entregará unos resultados que coinciden bastante bien (en orden de magnitud) con las que publican diferentes entes publicos y privados.
Compre usted un periodico de anuncios por palabras que incluya una sección de compra-venta de coches usados. Cada anuncio de esta sección se refiere a un coche concreto. No todos los anuncios publican todos los datos, pero hay un par de datos que casi siempre están incluidos en el anuncio: El año de fabricacion del coche y el numero de kilometros que tiene en la actualidad.
Con estos dos datos, podemos hacer nuestra estadistica. Si el coche está fabricado, digamos en 1995, como estamos en 2008, sabemos que el coche tiene 13 años. Si actualmente tiene 280.000 kilometros en el contador, entonces es que ha recorrido:
280.000 / 13 = 21.538 kilometros cada año en media. Seguramente algun año el coche en cuestión recorrió mas kilometros y otro año menos, pero la media es esta.
Podemos coger muchos anuncios de coches de segunda mano, y calcular la media de kilometros recorridos por cada uno de ellos, y luego sumar todas estas medias de cada coche, dividir por el numero de anuncios y tendremos el resultado que buscabamos: El numero de kilometros que recorre un coche medio por año.
Este numero, segun mi propia estadistica (realizada por el procedimiento directo que acabo de explicar) es de unos 20.000 Km al año. Es decir, un coche medio recorre 20.000 Kilometros cada año.
Si usted hace su propia estadistica, puede salirle un resultado ligeramente diferente, digamos de entre 15.000 y 25.000 Km/año en media, pero mas o menos le va a salir lo mismo que a mi, y lo mismo que a la direccion general de trafico, o al ministerio de industria.
Por otro lado, si usted se fija en un anuncio concreto, puede encontrarse con algun coche que resulte haber recorrido 100.000 Km/año, pero este será un caso raro (que debe usted incluir por supuesto en su estadistica también), probablemente sea el coche de algun comerciante que se pasa el dia en la carretera. De igual manera, tambien puede encontrarse con algun anuncio en el que se venda un coche que solo ha recorrido 3.000 Km/año en toda su historia: Será el coche de algun vecino que lo tiene siempre en el garaje para que no se le raye...
Estos casos extremos no modifican demasiado la media. Si usted hace su estadistica con un buen numero de anuncios, (digamos 50 o 100 anuncios), la media total andará cerca de los 20.000 Km/año. Cuantos mas anuncios coja (sin despreciar ninguno por extraño que sea su valor de Km/año), mas fina y fiable sera su media global.
Pero quedemonos con este dato: 20.000 Km/año de media. Ahora bien... ¿Cuanta energia (gasolina o electricidad) es necesaria para conseguir recorrer esta distancia?.
Esta segunda pregunta (que en realidad era nuestra pregunta original), se puede responder de varias maneras: Depende de si nuestro calculo es con gasolina o con electricidad.
Lo primero que tenemos que saber es que un motor de gasolina solo tiene un rendimiento del 20% aproximadamente, (de toda la gasolina que le echamos, solo el 20% de la energia se convierte en movimiento del coche, el resto, el 80% es calor que se desaprovecha). En cambio el rendimiento de un motor electrico es del 90% (de toda la electricidad que le metemos, el 90% se convierte en movimiento del coche, y solo un 10% se pierde en calor).
Los coches de gasolina, consumen una media de unos 8 litros cada 100 Km. Por lo tanto, para recorrer en un año 20.000 kilometros, se beben:
8 * 20.000 / 100 = 1.600 litros de gasolina cada año.
La potencia calorifica de la combustion de gasolina es de unas 10.000 KCal/litro, esto hace:
10.000 Kcal/litro * 1.600 litros = 16 millones de Kcal cada año.
Pero claro, como el rendimiento del motor de combustion es de un 20%, solo la quinta parte de esta energia es realmente convertida en movimiento, es decir, en numeros redondos unos 3 millones de KCal por año.
Una kilocaloria (KCal) es la energia necesaria para calentar un litro de agua un grado centigrado de temperatura. Es decir, es una unidad de energia.
Otra unidad de energia es el Kilowatio-hora, que es la energia necesaria para mantener en marcha un dispositivo que consume mil watios durante el tiempo que dura una hora.
Existe un numero que es importante recordar, para convertir las Kilocalorias en Kilowatios-hora. Esto es lo que se conoce como "equivalente mecanico del calor", que fue medido experimentalmente por el fisico Joule a mediados del siglo XIX. Segun este "factor de conversion", tenemos:
1.000 Kilocaloria (KCal) = 1'16 Kilowatios-hora (Kwh)
Este dato (1'16 Kwh por cada mil KCal) es importante recordarlo, porque nos permite traducir cantidades de energia en forma de calor, en cantidades de electricidad equivalente.
Asi pues, nuestro coche de gasolina consume al año:
16.000.000 KCal/año * 1'16 / 1.000 = 18.592 Kwh/año si usamos un motor de combustion que quema gasolina para producir explosiones que mueven pistones que mueven bielas, que mueven cigueñal que mueve caja de cambios que mueve ruedas.
En realidad, de estos 18 mil y pico de Kwh cada año, solo la quinta parte son realmente necesarios (es decir unos 3700 Kwh cada año).
Ahora vamos con un coche electrico. Aqui nos faltan algunos datos, porque no abundan los coches electricos, y no podemos decir con la misma precision "unos 8 litros de gasolina cada 100 km", pero si que podemos hacer un monton de calculos que no viene al caso reproducir aquí, y que nos llevan a la conclusion de que un coche electrico consume unos 20 Kwh cada 100 Kilometros.
No se fie usted de mi: Consulte toda la documentacion que pueda encontrar en internet sobre este dato de los "misteriosos" coches electricos. Mas o menos, obtendrá el mismo numero aproximadamente, comparando diferentes fuentes...
(Algun otro dia publicaré el calculo en el que me baso para dar este dato, pero es un calculo que está por encima del conocimiento medio del hombre medio en fisica, mecanica y electricidad, de forma que no sería un articulo, como este, "apto para todos los publicos").
Con este dato (20 Kwh por cada 100 Kilometros), nuestro coche electrico consume al cabo del año (20.000 Km en media):
20 * 20.000 / 100 = 4.000 Kwh/año
Como el rendimiento del motor electrico es de un 90%, si consideramos el rendimiento, en realidad serían unos 3.600 (en lugar de 4.000) kwh/año.
Bueno, ya hemos hecho una comparacion entre coches de combustion de gasolina y coches electricos, ambos en unidades de energia electrica (kwh)
Coche de combustion: 18.592 Kwh/año
Coche electrico: 4.000 Kwh/año
La comparacion está muy clara ¿no?, estos dos numeros son La energia gastada por uno y otro para recorrer los mismos 20.000 Km cada año, de forma que si alguien tiene dudas, la respuesta es contundente.
Ahora bien, si descontamos los rendimientos de uno y otro, obtenemos:
Coche de combustion: 3.700 Kwh/año
Coche electrico: 3.600 Kwh/año
Este es La cantidad de energia real que es necesaria para mover el coche, descontando el rendimiento medio del motor empleado en cada caso.
Y curiosamente el dato es exactamente el mismo: Unos 3.700 Kwh/año (cien arriba o abajo).
Bueno. Ahora los economistas, analistas, semi-cientificos, tecnicos, etc, etc, que hablan de estos temas para oponerse al coche electrico (como si recibieran dinero de las petroleras) siempre saltan con las mismas:
"VALE, pero es que la electricidad tiene que salir de algun lado, y resulta que si la producimos quemando carbon (por ejemplo), entonces el rendimiento del coche electrico ya no es tan bueno, porque este carbon hay que quemarlo para producir vapor de agua, que mueve (por presion) unas turbinas que mueven a su vez unos alternadores y producen electricidad de alta tension que a su vez hay que transportar por cables hasta las casas, transformarla a media y baja tension (240 Voltios), y cargar las baterias del coche. En todos estos procesos de transformación de energia hay perdidas que no se tienen en cuenta".
Bueno, pues aun teniendo en cuenta todos estos procesos intermedios, resulta que el coche electrico cargado con electricidad proveniente de todos estos procesos intermedios, tambien es superior al del motor de combustion, cosa que ahora no me voy a poner a demostrar con numeros, pues sería otro artículo distinto, que en breve publicaré.
Pero, lo bueno del asunto es que ¿Quien dice que para producir esta energia electrica para los coches haya que quemar carbon o gas natural u otros hidrocarburos?
La produccion electrica actual (en España) tiene alrededor de un 20% de energias renovables y en aumento. Principalmente saltos de agua y molinos de viento (y tambien energia solar). Lo cual quiere decir, que si usamos coches electricos, por lo menos el 20% de la energia sería totalmente renovable hoy y cada dia mas renovable mañana.
Pero no es este el asunto central de este articulo. El asunto central es calcular cuanta energia hace falta para mover un coche medio, y como se puede producir esta electricidad por medio de paneles solares.
La primera parte ya la hemos resuelto: unos 3.700 Kwh/año, ahora vamos con la segunda, pero antes convirtamos este dato (que es una medida de potencia, es decir energia dividida por tiempo) a otra medida de potencias mas normal: El watio.
Un año tiene 365 * 24 = 8.760 horas. Dividiendo los Kilowatios-hora por horas, obtenemos Kilowatios:
3.700 / 8.760 = 0'42 Kw = 420 w (watios)
Es decir, en medias constantes a lo largo de todo el año, un coche se comporta como un electrodomestico siempre encendido que consume 420 watios. Este dato es de lo mas sorprendente: Un ordenador potente con muchos perifericos siempre encendido consume la misma electricidad (aproximadamente) que un coche!!
Esto es así. Un coche consume la misma energia que uno (o dos si se quiere) ordenadores siempre encendidos. Evidentemente cuando usamos el coche, consume mucha mas potencia (del orden de decenas de Kilowatios, como hemos visto), pero lo importante es darse cuenta de que el uso normal de un coche implica que el 98% del tiempo (aproximadamente) está parado sin consumir nada. De forma que en media a lo largo de todo un año, el coche (que se usa poco) consume lo mismo que el ordenador constantemente encendido.
Asi que la costumbre de bajarse peliculas con el emule, es similar en consumo energetico, a la de tener coche y usarlo normalmente.
Pero vamos con el asunto central: La produccion de energia solar.
Los paneles solares fotovoltaicos actuales dan una potencia pico de unos 100 w/m2 aproximadamente, esto es, "cuando el sol pega con toda su fuerza".
Esta potencia pico (o maxima, en condiciones optimas) de los paneles fotovoltaicos, evidentemente no es constante: Por las noches no dan ninguna potencia, hay dias nublados y seminublados, el sol no está siempre en lo mas alto y al principio y al final del dia esta muy bajo y casi no pega, etc.
Bueno. En otro articulo de esta serie (¿Cuanta energia nos regala el sol?) ya presenté estos calculos y la conclusion que se saca es que hay que dividir la potencia pico solar por un factor de 7, mas o menos (mitad dia/noche, mitad nublado/soleado, mitad diferente angulo solar a lo largo del dia, siempre a nivel del suelo), y por tanto un panel solar fotovoltaico da unos:
100 / 7 = 14'3 watios por cada metro cuadrado constantes todo el año
Para mover un coche, con estos paneles fotovoltaicos, necesitamos entonces:
420 / 14'3 = 30 metros cuadrados de paneles fotovoltaicos.
Esto es basandose en el consumo de 20 Kwh por cada 100 Kilometros (que es un poco exagerado, siempre me pongo en el peor de los casos), y trayectos de 20.000 Km/año, (que tambien es exagerado).
Otros numeros que he manejado con mas asiduidad y que se ponen en un punto de vista mas realista, son 15.000 Km/año y 15 Kwh por cada 100 Km. Con estas cifras el coche consume mucho menos de 420 watios constantes, y se queda en unos 256 watios:
15 Kwh * 15.000 Km/año / 100 Km / 8.760 h/año = 256 watios
Para lo cual solo hacen falta:
256 / 14'3 = 18 metros cuadrados de paneles fotovoltaicos (un cuadrado de cuatro metros y medio de lado).
Voy a ser sincero totalmente: La primera vez que hice la estadistica de cuantos kilometros recorre un coche en media a lo largo de un año, me salieron unos 10.000. Por este motivo, he divulgado la idea por los foros de internet de que con 12 metros cuadrados de paneles fotovoltaicos es suficiente para mover el coche medio. Ahora, como buen sabio que rectifica, publico que es algo mas de 12 m2, digamos 18, o 30, o mejor para ser ecuanime (ni el peor de los casos, ni el mejor: 25 m2)...
Asi pues afirmo con toda firmeza: Para mover un coche hacen falta alrededor de 25 m2 de paneles solares fotovoltaicos. Esto es: Un cuadrado de 5 metros de lado.
Sin embargo, fijense en estos otros datos sacados de fuentes oficiales:
En España hay 25.000 Kilometros de carreteras y 27 millones de vehiculos. Una carretera de un solo carril por sentido tiene unos 15 metros de ancho. Suponiendo que todas las carreteras fueran de un solo carril por sentido (cosa que evidentemente no es cierta), la superficie asfaltada en españa seria de:
25.000.000 * 15 = 375 millones de metros cuadrados asfaltados en España.
Si tenemos en cuenta que una buena parte de estos 25 millones de kilometros de carreteras esta formada por carreteras de 2, 3 y hasta 4 carriles por sentido, entonces la superficie asfaltada se multiplica por 2, 3 o incluso 4.
Suponiendo que multiplicamos por 2 (eligiendo el vlaor intermedio otra vez), tenemos 750 millones de metros cuadrados asfaltados. Si dividimos por la superficie que es necesaria (en paneles fotovoltaicos) para mover un coche (pongamos no 30 ni 18, sino 25 m2/coche), y pusieramos todo el asfalto a producir electricidad (a saber como, pero esto es otra historia), moveriamos:
750 millones de metros cuadrados / 25 m2/coche = 30 millones de coches, que es mas del parque automovilistico actual de España.
Es decir: Sin ocupar ni un solo tejado, ni un solo solar, ni una sola finca, con la propia superficie de las carreteras, (y un desconocido de momento publicamente, pero en absoluto descabellado aditivo quimico futurible en el asfalto, capaz de sacar electricidad), podriamos mover todo el parque automovilistico español por energia solar directa, sin ninguna contaminación (excepto los propios coches y carreteras), de forma totalmente renovable y reciclable (el asfalto se puede reciclar en gran medida y los coches tambien).
Un sueño para que todos sigamos levantandonos por la mañana para trabajar en favor del gran capital, que de estos calculos y elucubraciones no quiere oir ni hablar...
Alejandro Bonet
20080806
PD: Mas bien hará todo lo que pueda y sepa para obstaculizarlo, ya que no le importa lo mas minimo lo que nos pase a todos o al planeta entero, sino los simples y llanos beneficios trimestrales, que ya consigue sin que nada cambie, como claramente demuestra este excelente video: