Enfoques europeos a la movilidad en la ciudad: nuevas tecnologías aplicadas a los vehículos

Asunto: El establecimiento del Plan Maestro de EUCAR, a través de la cooperación de los fabricantes europeos de automóviles, es el primer paso coordinado hacia el desarrollo de tecnologías para proporcionar movilidad de alta calidad reduciendo al mismo tiempo las externalidades del sistema de transporte. La complejidad de las tecnologías y cuestiones implicadas ponen de manifiesto la necesidad de una extensa colaboración.

Relevancia: Es vital mantener la competitividad de la industria europea del automóvil con el fin de conservar sus beneficios sociales, es decir, el empleo, la generación de riqueza y la movilidad. Debido a la compleja red de interconexiones e impactos, la sostenibilidad social, económica y medioambiental tiene que estar asegurada tanto por la industria como por el gobierno. Esto requiere una acción amplia, empezando con la investigación y las actividades de desarrollo y asegurando que el conocimiento se genera y se conserva en Europa, independientemente de lo que pueda suceder en el futuro con respecto a la globalización de la producción. En esta cuestión, son esenciales los esfuerzos de la industria europea para cumplir este objetivo y hacer frente a la competitividad de EE.UU. y Japón.

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Introducción

El automóvil tiene que adaptarse a las demandas contradictorias que resultan, en particular, de las exigencias públicas de un transporte más favorable al medioambiente y también un rendimiento mayor de los vehículos. En una perspectiva a largo plazo, la movilidad sostenible y su conservación son factores clave de éxito en los mercados mundiales de la industria europea del automóvil. La demanda creciente de transporte en Europa y el consecuente uso masivo del automóvil producen problemas a la colectividad bien conocidos, tales como la contaminación por ruido y por gases de escape, la congestión del tráfico y el uso creciente de la tierra. Las cuestiones ecológicas están desempeñando un papel cada vez más importante para el desarrollo futuro del tráfico en las sociedades con conciencia medioambiental, no sólo en Europa y en otros países industrializados, sino también en países en desarrollo con sus mercados crecientes de automóviles y camiones. La cuota significativa de tráfico rodado en el volumen total de transporte en todos los países europeos muestra que el automóvil es, sin duda, un medio popular de transporte para la movilidad individual.

En este contexto, EUCAR ha combinado los esfuerzos de los participantes en el proyecto para apoyar la consecución de la máxima eficacia, efectividad y economía en los resultados de la investigación. Se ha establecido un Plan Maestro, basado en un marco global y europeo, para obtener una base común para la investigación cooperativa y el desarrollo tecnológico (ver Cuadro 1).

Cuadro 1. El Plan Maestro EUCAR

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El propósito del Plan Maestro EUCAR es desarrollar:

1. una plataforma de cooperación para la movilidad sostenible,

2. un marco para la cooperación interdisciplinaria, y

3. una guía para proyectos estratégicos comunes

El Plan Maestro estudia las actividades de I+DT y las iniciativas industriales relevantes para todos los vehículos automóviles, combinando el trabajo de fabricantes de vehículos de motor, suministradores de subsistemas y piezas, suministradores de equipos de procesos y herramientas, productores de materiales, centros de investigación académicos e industriales (EUCAR,1996). Como medio de cooperación el Plan Maestro propone seis objetivos comunes, que son uso eficaz de la energía, sostenibilidad medioambiental, seguridad, sistemas de transporte inteligentes, confort, rendimiento y competitividad industrial. Estos objetivos tienen aspectos políticos y también tecnológicos. Pueden servir como base para la cooperación entre autoridades e industrias a un nivel que es lo bastante general para la comunicación mutua y lo bastante detallado para enfocar los problemas fundamentales de la sociedad y de la tecnología. A continuación se representa en la figura una visión general de la funcionalidad del Plan Maestro.

(Gráfico Omitido)

Fuente : El Plan Maestro EUCAR

En el contexto de transporte en centros urbanos y suburbanos, la efectividad del automóvil incluye dos aspectos principales. En primer lugar los niveles de emisión y eficacia energética del vehículo por kilómetro recorrido, y en segundo lugar el tema de la congestión, el número de kilómetros recorrido por vehículo y el número de vehículos en las ciudades.

El primer aspecto depende exclusivamente del vehículo mismo y su mejora depende directamente de las tecnologías de las fuentes de potencia. En la sección siguiente se subrayan algunas de las características clave de las tecnologías más prometedoras con aplicación al transporte. En relación con el último aspecto, el aspecto global, depende de la gestión del transporte en general y de las cuestiones relativas a la movilidad individual. Por consiguiente, el automóvil debe englobarse en los sistemas de transporte inteligente como se describe a continuación.

2. Principales fuentes de potencia alternativas

   Las tecnologías existentes basadas en el diesel y la gasolina aún conservan un potencial notable en términos de mejora de la eficacia y reducción de la emisión y deben ser considerados como "Objetivos móviles", ya que los vehículos con un consumo próximo a los 3,0 l/100 km. estarán en el mercado muy pronto. Ya están en el mercado vehículos estándar de emisión ultrabaja y probablemente surgirán nuevas mejoras en los próximos años.

   Se están desarrollando tecnologías alternativas que beneficiarán al usuario y a la sociedad. Dentro del marco de EUCAR se ha puesto en marcha una amplia variedad de proyectos de I+D para cooperar con programas europeos subvencionados a nivel nacional o individualmente. Los siguientes apartados destacan las características y el estado de desarrollo de las tecnologías alternativas que están actualmente en estudio.

   Gas natural

   El gas natural en forma comprimida o posteriormente licuado puede conseguir una reducción esencial de emisiones hasta niveles próximos a cero, así los denominados NZEV (Vehículo de emisión próxima a cero) o incluso cero, EZEV (Equivalente-ZEV), definidos por el CARB (ìCalifornian Resources Boardî). Puede abrirse un camino a la introducción del hidrógeno. Constituye el inicio de un proceso, por etapas, de reducción desde el combustible rico en carbono (diesel, gasolina), pasando por el combustible pobre en carbono (gas natural) hasta el combustible sin carbono (hidrógeno) [1]. Además de investigar sobre nuevos sistemas de inyección de combustible se están realizando esfuerzos considerables para desarrollar sistemas de tanques de bajo peso y para establecer una infraestructura extendida de estaciones de recarga.

   Vehículo eléctrico

   El funcionamiento de un vehículo sin emisiones resulta viable utilizando la electricidad como fuente de energía para la movilidad individual en áreas suburbanas. El desarrollo y experimentación intensivos de nuevos componentes de tracción, tales como motores eléctricos y baterías de alta energía, se lleva a cabo empleando procedimientos de ensayo y de evaluación establecidos en colaboración con los institutos europeos de investigación.

   La primera generación de vehículos eléctricos está ahora en producción a pequeña escala. Las autoridades y los fabricantes de la industria del automóvil han emprendido acciones encaminadas a la difusión y uso de vehículos eléctricos mediante experiencias de campo a gran escala dirigidas al público. Todo el mundo está de acuerdo sobre las ventajas de los vehículos eléctricos en cuanto a la mejora de la calidad de vida en las ciudades. Sin embargo, probablemente se necesitará alguna forma de ayuda, nacional o a nivel de la UE para aumentar el mercado de estos vehículos. Esta ayuda podría aplicarse a reducir el coste suplementario durante un período de tiempo y a fomentar la confianza del cliente.

   Estas acciones crearán una garantía de este mercado que dará paso a las necesarias inversiones. Otras acciones serán necesarias para mantener el mercado incipiente. Por ejemplo, en el campo de los desarrollos de la tecnología de las baterías, se debería trabajar en mejorar el rendimiento de la batería y reducir su coste, lo que redundaría en la reducción del coste total del vehículo.

   Vehículos híbridos

   La energía eléctrica y la química pueden crear una combinación sinergética de las características positivas de ambos sistemas de accionamiento, por lo que actualmente se está investigando en estos vehículos. La posibilidad de funcionar en el centro de la ciudad con una eficacia limitada con propulsión eléctrica sin emisiones, puede combinarse con el uso de diesel o gasolina para los desplazamientos a distancias mayores. Para hacer funcionar el motor de combustión pueden aplicarse nuevas estrategias de control que mejoren los niveles de emisión y la economía de combustible. Los vehículos eléctricos híbridos son más complejos que los eléctricos accionados por baterías y también que los de combustión interna pura. Sus posibilidades de éxito dependen de su capacidad de obtención de mejores niveles de emisión para los mismos costes de producción y funcionamiento. Los vehículos híbridos constituyen una muy buena promesa y pueden desempeñar un papel fundamental en la creación de un sistema de movilidad más sostenible. Estos vehículos pueden hacer uso de una infraestructura de carga eléctrica en la ciudad y de una estación de gasolina en las carreteras interurbanas. Los primeros prototipos se están investigando dentro del proyecto EUCAR subvencionado por la Comisión Europea.

   Pilas de combustible

   Las pilas de combustible (electroquímicas) producen corriente eléctrica directamente desde los combustibles químicos, preferiblemente hidrógeno. Pueden hacer funcionar los vehículos con sistemas de accionamiento eléctrico con un intervalo operativo creciente, una eficacia potencial elevada y con la posibilidad de clasificación como un ZEV, al menos si se lleva hidrógeno a bordo.

   Puesto que no existe infraestructura para el hidrógeno y el coste de suministro puede ser alto, también se están llevando a cabo trabajos sobre sistemas que produzcan hidrógeno en el propio vehículo. Estos vehículos utilizan combustibles como el metanol que no requiere cambios fundamentales en la infraestructura. El desarrollo de los sistemas de reformación necesarios para la producción de hidrógeno se concentra en su comportamiento bajo cargas de arranque o cargas transitorias, así como en la eficiencia energética, pero debe tener en cuenta los subproductos que se generan. El objetivo es clasificarse como EZEV, teniendo en cuenta la determinación global de emisiones que se necesita para esta clasificación.

   Aunque la tecnología de las pilas de combustible se comercializará probablemente, en principio, para la generación estacionaria de energía eléctrica, es interesante observar que ahora es técnicamente factible hacer funcionar automóviles con pilas de combustible, si bien con ciertas restricciones. El desafío más significativo para el sector del automóvil será la reducción de la masa, el volumen y el coste.

   Sin embargo, los avances logrados con las pilas de combustible no pueden ocultar el hecho de que, en el estado actual de desarrollo, el mismo vehículo básico equipado con tecnologías convencionales a un coste relativamente bajo puede alcanzar el quíntuple de potencia, soportando una carga útil considerablemente mayor y manteniéndose al mismo tiempo por debajo del nivel de emisiones establecido para los ULEV (Vehículos de emisión ultrabaja).

3. El automóvil como parte de un sistema de transporte inteligente

   Los objetivos principales de los sistemas de transporte inteligente constituyen una mejora de la eficacia del transporte, incluyendo los aspectos medioambientales y las mejoras de confort y de seguridad de los viajeros por la utilización de nuevas tecnologías y servicios. Para conseguir estos objetivos debe considerarse un sistema abierto e intermodal que incluya modos de transporte público y privado. El coche continuará siendo el medio óptimo de transporte para la movilidad individual, pero con respecto a la creciente demanda de movilidad, el uso óptimo de cada modo de transporte y las interacciones entre los diferentes medios de transporte desempeñarán un papel cada vez más importante.

   Areas importantes de I+DT para mejorar la eficiencia del transporte y el confort del viajero son el tráfico y la gestión de la demanda y la información del tráfico. Esto incluye, por ejemplo, la optimización intermodal del tráfico y las estrategias de guía del tráfico. También son áreas de investigación importantes la gestión del transporte público urbano y la gestión del aparcamiento. La información a tiempo real del tráfico y de las rutas ofrecen la oportunidad de proporcionar a cada usuario la información del último minuto, tomando en consideración las necesidades de información específicas e individuales, y son una base importante para la gestión eficaz del tráfico. La adquisición de datos del tráfico y su procesamiento en tiempo real son tareas muy ambiciosas que necesitan más estudios e investigación. Otras áreas de I+DT son la estrategia y las bases de datos del transporte, la gestión y logística de las carreteras, y la gestión del parque automovilístico.

   Además de un incremento en eficiencia del transporte y el confort del viajero, se necesitan esfuerzos continuos en investigación para mejorar la seguridad activa. La investigación en este campo se refiere a los sistemas de control a bordo del vehículo. Por medio de la microelectrónica, estos sistemas de control ayudan al conductor, particularmente en condiciones de conducción peligrosas. Todo el tema de los sistemas de transporte inteligente es estudiado en detalle en el Plan Maestro de EUCAR (EUCAR 1996).

4. Perspectivas más amplias para el automóvil

   La incorporación y difusión efectivas de nuevas tecnologías para vehículos requiere el cumplimiento de una serie de condiciones socioeconómicas y políticas. En particular, para superar barreras iniciales tales como costes, infraestructura y aceptación del público, y para evitar efectos secundarios adicionales no deseados. Aparte de las ya mencionadas optimización e integración del coche en los sistemas totales de transporte, es necesario comprender mejor las necesidades y el comportamiento del usuario y valorar el cambio industrial necesario para fabricar el coche del mañana. Por consiguiente, es importante evaluar las implicaciones e impactos en un sentido socioeconómico y es necesario tomar en consideración las tendencias generales socioeconómicas. Esto es especialmente relevante para la incorporación de tecnologías radicalmente nuevas, para superar barreras introductorias tales como costes, infraestructura y aceptación del público (IPTS,1996).

   Competitividad industrial

   Los principales requisitos para incrementar la competitividad industrial son la reducción del tiempo de comercialización, la mejora sostenida de la calidad y de la fiabilidad del producto, y la reducción continua del coste. Para satisfacer las necesidades adicionales económicas, medioambientales, legales y del usuario, la I+DT tienen que abarcar tecnologías relacionadas con el proceso y también con el producto. En la industria europea de la automoción los procesos tienen que ser flexibles para adaptarse a las exigencias de cambio y también competitivas frente a EE.UU. y Japón. En consecuencia, es crucial tener en consideración las expectativas de nuevas tecnologías de automoción en los restantes países del mundo al definir las nuevas áreas prioritarias para las tecnologías del transporte.

   Adicionalmente, las tecnologías y conceptos de productos innovadores y los nuevos materiales exigen procesos flexibles e innovadores para el desarrollo y fabricación de productos. En las cooperaciones EUCAR se tienen muy en cuenta tanto la mejora del producto como la creciente importancia de la mejora del proceso.

   Implicaciones del usuario

   La aceptación por parte del consumidor es uno de los principales obstáculos a la introducción de las fuentes de potencia y de los combustibles alternativos. Los conductores de hoy deben tener conciencia de que su deber es ser "verdes" o de que el funcionamiento de su "nuevo" coche será igual, si no mejor, que el de su coche actual. Como mínimo los compradores deberían estar convencidos de que compran algo que desean y no algo que se les impone. Los criterios de una nueva comprensión de "rendimiento" deben estar presentes en la mente del consumidor. Para extender el uso de tales tecnologías, es indispensable incorporar medidas de estímulo efectivo, de tipo económico y reglamentario, y en especial programas de información. El coste total es un factor importante para la introducción de nuevas tecnologías. Para su mayor difusión, el coste del vehículo, el correspondiente servicio y el abastecimiento de combustible deben estar dentro del presupuesto de todos los usuarios de la red vial. Además, pueden también necesitar garantías de que su nuevo coche tendrá una duración de vida similar al coche tradicional y de que existirá un mercado de segunda mano cuando quieran deshacerse de él. En términos de rendimiento y recorrido diario también es importante contar con la necesaria infraestructura. El conductor debe sentirse seguro de la calidad y cantidad de los sistemas de abastecimiento de combustible, de las instalaciones de reparación y de servicio en general.

   Conclusión

   El plan EUCAR incorpora la experiencia obtenida en iniciativas de automoción europeas anteriores, tales como PROMETHEUS, el "Vehículo compatible con el medio ambiente", etc., y también considera, entre otros temas, las necesidades de I+DT de la Task Force de la Comisión Europea el "coche del mañana". Además, incluye información sobre USCAR (el equivalente EUCAR en EE.UU.) y la iniciativa PNGV en colaboración con el gobierno de EE.UU.

   Los seis objetivos comunes de uso eficaz de la energía, sostenibilidad medioambiental, seguridad, sistemas de transporte inteligente, confort, rendimiento y competitividad industrial, que forman la base de la cooperación EUCAR, estudian los cambios requeridos por la sociedad especialmente en el área del transporte urbano. Estos objetivos comunes tienen la ventaja de que todos tienen aspectos tanto políticos como tecnológicos, estableciendo así posibles puntos de contacto para cooperación entre autoridades e industrias. También integran tecnologías para facilitar la percepción pública y hacen hincapié en los diseñadores y constructores para identificar las necesidades del público y para presentar escenarios de ejecución de sus resultados de investigación.

   Mediante esta iniciativa, EUCAR pretende facilitar el proceso de cooperación y llenar el vacío existente entre los enfoques industriales y los de las autoridades, proporcionando así la oportunidad de obtener un marco claro en el que se desarrollen las tecnologías futuras sobre vehículos para responder a los problemas de la movilidad en la ciudad.

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   Palabras clave

   Nuevas tecnologías para vehículos, movilidad urbana, sistemas de transporte inteligentes, normas sobre emisión de vehículos, EZEV, ZEV, NZEV, ULEV

   Referencias

   EUCAR, 1996, Plan Maestro EUCAR, expedido el 9 de octubre de 1996, Bruselas.

   IPTS, 1996, El automóvil del futuro, el futuro del automóvil, contribución al proyecto STOA del Parlamento Europeo, IPTS, junio de 1996, Sevilla.

   Notas

   1- Según CARB, el gas natural cumple los requisitos EZEV debido a la ventaja que supone el sistema hermético de aprovisionamiento de combustible. A primeros de 1996 han empezado a explotarse en el mercado los beneficios de los coches de combustible dual con gasolina y gas natural.

   Contactos

   L.K. France, EUCAR, tel: +32 2 7325550, fax: +32 2 7387312. correo electrónico: eucar@acea.be

   K.Keppner, EUCAR, tel: + 32 2 7387353, fax: +32 2 7387312, correo electrónico: eucar@acea.be

   Contacto en el IPTS

   H.Hernández, IPTS. tel:+34 5 448 8292; +34 5 448 8326, correo electrónico: hector.hernandez@jrc.es

   Sobre el autor

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   Este artículo ha sido adaptado del Plan Maestro EUCAR I+DT. EUCAR es el Consejo Europeo para I+D en Automoción. Sus participantes son BMW y Rover, Daimler-Benz y Mercedes-Benz, FIAT, Ford, Opel, Porsche, PSA, Peugeot, Citroën, Renault, Volkswagen y Volvo.