Fabricación y mantenimiento en la huella de carbono de un vehículo

¿Es relevante la fabricación y el mantenimiento en la huella de carbono total de un vehículo?

Por Javier Pérez Rodríguez. Profesor del Departamento de Ingeniería Química Industrial y del Medio Ambiente de la ETSII UPM. Miembro del Grupo de Tecnologías Ambientales y Recursos Industriales (TAR Industrial).

Los vehículos eléctricos, de hidrógeno y los que consumen biocombustibles o combustibles sintéticos de baja o nula huella de carbono, se han postulado como principales apuestas tecnológicas/energéticas para descarbonizar la movilidad de las personas en los vehículos turismo. No obstante, ¿cuál es el verdadero impacto de estas nuevas alternativas en la huella de carbono del transporte por carretera?

Son numerosos los estudios enfocados a dar respuesta a esta pregunta y, sin embargo, los datos disponibles para realizar un análisis riguroso son limitados. Cuando se estudia la huella de carbono del sector transporte por carretera una gran parte de los análisis realizados hasta la fecha aplican el enfoque Well-to-Wheels (WtW), es decir, consideran únicamente el ciclo de vida del combustible (que abarca la producción y el transporte de la materia prima, así como la producción, la distribución y el uso de la fuente energética), mientras que se omite el ciclo de vida del vehículo (que incluye la fabricación, distribución, mantenimiento y gestión del vehículo al final de su vida útil). Sin embargo, ¿es relevante esta última parte en la huella de carbono total? ¿es correcto obviar las emisiones del ciclo de vida del vehículo en el cómputo de la huella de carbono total?

Los vehículos eléctricos de batería (BEV, en su acrónimo en inglés) no presentan emisiones en la fase de uso de la fuente energética (Prussi et al., 2020). No obstante, su verdadera capacidad para contribuir a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) sólo puede evaluarse adecuadamente mediante un análisis completo del ciclo de vida, es decir, desde la cuna a la tumba, y no sólo incluyendo a la fuente energética; también la fabricación, distribución, mantenimiento y gestión del vehículo al final de su vida útil.

A partir de una revisión bibliográfica recopilando información de publicaciones científicas (destacando como principales referencias: ANL, 2020; ICCT, 2021; Lewis et al., 2014; Ma et al., 2012; RE&E, 2020; Qiao et al., 2019; Wu et al., 2018), se han realizado comparaciones en términos de masa de CO2 equivalente emitida por kilómetro recorrido para el ciclo de vida del vehículo y se ha establecido la comparación en términos relativos recogida en la figura 1. Es necesario hacer hincapié en la variabilidad en los resultados obtenidos de las diferentes referencias bibliográficas, fruto de las consideraciones que se tienen en cuenta en cada uno de los estudios. Entre algunos de los factores que influyen en los resultados se puede citar el tipo de vehículo considerado, el tamaño de las baterías o la vida útil del vehículo. Se le ha asignado el valor de 100 a los vehículos de combustión interna (ICEV) que emplean combustibles fósiles y se muestra la comparación frente a otras tecnologías: híbridas (HEV), eléctrica (BEV) e híbridas enchufables (PHEV). Para cada tecnología, los valores se representan en forma de barra, recogiendo todo el rango de valores de los resultados obtenidos de las distintas fuentes bibliográficas.

Comparando los resultados, se puede apreciar que las tecnologías híbridas incrementan la huella de carbono del ciclo de vida del vehículo un 3-9%, respecto a las tecnologías de combustión convencionales (ICEV). En el caso de los vehículos híbridos enchufables, el incremento asciende hasta el 11-33%. Y, por último, en el caso de los vehículos eléctricos, el incremento en la emisión de GEI durante el ciclo de vida del vehículo asciende a valores del 18-58%, dependiendo de la fuente consultada, suponiendo una diferencia significativa respecto a los vehículos ICEV.

Estos resultados conciernen únicamente al ciclo de vida del vehículo, es decir, todos los procesos que comprenden la fabricación, distribución, mantenimiento y gestión del vehículo al final de su vida útil. No obstante, y para contestar a una de las preguntas iniciales, es necesario dar una visión de la contribución de este ciclo, el ciclo de vida total, considerando tanto el vehículo como la fuente energética. Para ello, en la figura 2, se representan estas contribuciones, para las cuatro tecnologías comparadas y en el caso de un vehículo turismo de tamaño medio (en el caso de los vehículos ICEV se han considerado como combustibles la gasolina de origen fósil, biocarburantes y el diésel sintético; para HEV y PHEV, gasolina de origen fósil).

Figura 1. Huella de carbono del ciclo de vida del vehículo. Comparación relativa de los vehículos de combustión interna (ICEV = 100) frente a otras tecnologías. Fuente: elaboración propia a partir de datos obtenidos de diversas referencias destacando (ANL, 2020; ICCT, 2021; Lewis et al., 2014; Ma et al., 2012; RE&E, 2020; Qiao et al., 2019; Wu et al., 2018)

Figura 2. Contribución al total de emisiones de GEI del ciclo de vida del vehículo y del ciclo de vida del combustible, para diferentes tecnologías: ICEV = vehículo de combustión interna; HEV = vehículo híbrido; PHEV = vehículo híbrido enchufable; BEV = vehículo eléctrico. Para BEV se considera el mix de generación eléctrica promedio de la Unión Europea (UE28) en 2020. Fuente: elaboración propia a partir de datos obtenidos de (RE&E, 2020; Prussi et al., 2020).

De forma genérica, el vehículo eléctrico tiene unas emisiones de GEI en todo el ciclo de vida (combustible y vehículo) menores que el ICEV que emplea gasolina fósil, aunque dependientes de la matriz de generación eléctrica de cada entorno geográfico y de cada periodo temporal. No obstante, el ciclo de vida del vehículo juega un importante papel en los vehículos eléctricos, siendo su contribución entorno al 46% del total de emisiones, considerando como mix de generación eléctrica el promedio de todos los Estados miembros de la UE en el año 2020 (figura 2). Para los vehículos ICEV, HEV y PHEV que emplean gasolina 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 ICEV HEV BEV PHEV 86% 75% 66% 51% 81% 66% 54% 14% 25% 34% 49% 19% 34% 46% 0 50 100 150 200 250 300 ICEV-Gasolina ICEV-Bioetanol ICEV-Biodiésel ICEV-Diésel sintético HEV-Gasolina PHEV-Gasolina BEV g CO2eq/km CICLO DE VIDA DE COMBUSTIBLE CICLO DE VIDA DEL VEHÍCULO fósil, la importancia relativa del ciclo de vida del vehículo se sitúa en torno al 14, 19 y 34%, respectivamente; menor que en el caso de los vehículos eléctricos, pero en ningún caso despreciable.

En el caso de los ICEV que emplean combustibles alternativos, como el bioetanol, el biodiésel o el diésel sintético, las emisiones de GEI en todo el ciclo de vida son comparables e incluso, en ciertos casos, inferiores a las de los vehículos eléctricos (figura 2). Las emisiones de GEI derivadas de estos combustibles dependerán de la vía que se elija para su producción. A medida que se reduce la huella de carbono asociada al ciclo de vida del combustible, aumenta la importancia relativa de las emisiones producidas durante el ciclo de vida del vehículo. En relación a los vehículos eléctricos, la fabricación de baterías tiende a ser intensiva en energía y emisiones de GEI. Adicionalmente, el peso de los vehículos eléctricos es, por normal general y a igualdad de gama, superior al de los vehículos de combustión interna, al emplearse baterías voluminosas y volverse el resto del vehículo más pesado para proporcionar el soporte estructural necesario. Estos factores provocan que el ciclo de vida del vehículo eléctrico tenga mayor contribución a las emisiones de GEI que el de las tecnologías convencionales.

Por otro lado, mientras que otros sectores tecnológicos se busca el desarrollo de modelos más compactos y pequeños, el sector de la automoción apuesta por vehículos cada vez más grandes y potentes. Estos modelos cada vez más pesados requieren más materiales y energía para construirlos e impulsarlos, lo que hace que aumente el impacto ambiental asociado a esta parte del ciclo de vida.

En consecuencia, las emisiones generadas durante el ciclo de vida del vehículo se deben tener en consideración a la hora de hacer comparaciones en términos de huella de carbono en el sector transporte por carretera. Las etapas de producción, mantenimiento y gestión del vehículo al final de la vida útil del vehículo representan contribuciones importantes que deben analizarse en detalle y debe trabajarse para conseguir minimizar su impacto. Incrementando el peso de los vehículos eléctricos, así como el tamaño de las baterías, se incrementa el impacto ambiental asociado al ciclo de vida del vehículo, lo que no juega a favor de la descarbonización del sector.

Artículo publicado en The Conversation

Referencias

Argonne National Laboratory’s Systems Assessment Center (ANL), 2020. The Greenhouse gases, Regulated Emissions, and Energy use in Technologies Model (GREET). Disponible en: https://greet.es.anl.gov/

The International Council on Clean Transportation (ICCT), 2021. A global comparison of the life-cycle greenhouse gas emissions of combustion engine and electric passenger cars. Disponible en: https://theicct.org/publications/global-LCA-passenger-cars-jul2021

Lewis, A. M., Kelly, J., & Keoleian, G. (2014). Vehicle lightweighting vs. electrification: Life cycle energy and GHG emissions results for diverse powertrain vehicles. Applied Energy 126, 13-20. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.03.023

Ma, H., Balthasar, F., Tait, N., Riera-Palou, X., & Harrison, A. (2012). A new comparison between the life cycle greenhouse gas emissions of battery electric vehicles and internal combustion vehicles. Energy Policy 44, 160-173. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2012.01.034

Prussi, M., Yugo, M., De Prada, L., Padella, M., Edwards, 2020. JEC Well-To-Wheels report v5. EUR 30284 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2020, ISBN 978-92-76-20109-0, doi:10.2760/100379, JRC121213

Qiao, Q., Zhao, F., Liu, Z., He, X., & Hao, H. (2019). Life cycle greenhouse gas emissions of Electric Vehicles in China: Combining the vehicle cycle and fuel cycle. Energy 177, 222-233. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.04.080

Ricardo Energy and Environment (RE&E), 2020. Determining the environmental impacts of conventional and alternatively fuelled vehicles through LCA. Final Report for the European Commission, DG Climate Action. Contract Ref. 34027703/2018/782375/ETU/CLIMA.C.4

Wu, Z., Wang, M., Zheng, J., Zhao, M., & Wang, X. (2018). Life cycle greenhouse gas emission reduction potential of battery electric vehicle. Journal of Cleaner Production 190, 462-470. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.04.036