La eficiencia energética en el transporte se caracteriza por la energía necesaria para mover mercancías o personas sobre un dato remoto ; también se mide por la razón inversa: la energía consumida para recorrer una distancia, generalmente 100 kilómetros. Depende de varios factores, en particular de las características técnicas del vehículo, así como de su ocupación o tasa de llenado.
Una directiva europea de 2006, recogida por la directiva 2010/31 / UE , define la eficiencia energética como "la relación entre los resultados, el servicio, los bienes o la energía que obtenemos y la energía destinada a este efecto" .
Para ser verdaderamente relevante, la relación consumo / distancia debe integrar la energía incorporada , consumida a lo largo del ciclo de vida del vehículo, desde su fabricación hasta su reciclaje, sin olvidar la infraestructura de transporte, ya sea por carretera o por carretera. Pero la gran variedad de modelos de vehículos y sus modos de uso hace que este requisito teórico sea inaceptable. Sin embargo, más que ningún otro, el transporte (seguido bastante por los alimentos) es el sector donde la proporción de energía incorporada es mayor, tanto que se gasta más energía incorporada allí que energía directa.
La eficiencia energética de un modo de transporte se puede mejorar mejorando la eficiencia del vehículo.
La noción de eficiencia requiere alguna aclaración: el vehículo en movimiento debe proporcionar una sustentación igual a su peso; esta elevación conduce a un arrastre inevitable: resistencia a la rodadura para vehículos terrestres, arrastre inducido (por ascensor) para aviones y barcos frustrados, arrastre de olas para barcos. La central eléctrica debe proporcionar un empuje igual al arrastre total, la suma del arrastre relacionado con la sustentación y el otro arrastre: fricción, presión (relacionada con la forma), parásitos. En la resistencia total, la parte de la resistencia asignada a la elevación es muy baja en el caso de los vehículos terrestres y, en particular, los trenes. También puede ser baja en el caso de buques cuya velocidad en relación con la eslora ( número de Froude ) sea baja (barcazas, portacontenedores).
El diagrama de Gabrielli-von Kármán (1951), establecido a partir de datos de potencia máxima del motor, masa total y velocidad máxima de los vehículos, proporciona una visión general de los distintos modos de transporte. Les ordonnées de ce diagramme représentent le quotient de la traînée maximale du moyen de transport (ou, en valeur absolue, sa poussée motrice maximale) sur le poids total du véhicule (ce quotient étant, pour un aéronef, l'inverse de la finesse à velocidad máxima). En su obra Aerodinámica (1953), Theodore von Kármán indica que las diferentes curvas fueron dibujadas no como un promedio de los diferentes vehículos en cada categoría, sino más bien como la representación de los mejores vehículos (energéticamente hablando) de cada categoría. El diagrama muestra que la velocidad tiene un efecto importante en la máxima eficiencia de combustible de un vehículo.
La búsqueda de una mayor eficiencia energética forma parte de objetivos más generales de protección medioambiental y seguridad de suministro. Lo esperado de la Directiva sobre eficiencia energética en la Unión Europea define estos objetivos: "La Unión se enfrenta a retos sin precedentes derivados de su creciente dependencia de las importaciones de energía y los escasos recursos energéticos, así como de la necesidad de luchar contra el cambio climático y superar la crisis económica . La eficiencia energética es una herramienta valiosa para enfrentar estos desafíos. Mejora la seguridad del suministro a la Unión reduciendo el consumo de energía primaria y limitando las importaciones de energía. Ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de manera rentable y, por lo tanto, mitiga el cambio climático. "
La eficiencia energética se mide en forma de una relación que se puede expresar como:
Para tener en cuenta el propósito del transporte, personas o mercancías, los estadísticos relacionan la eficiencia energética con la carga útil y la distancia, en kWh / 100 pasajero-kilómetro (o pasajero-kilómetro) o en kWh / 100 toneladas-kilómetro .
También es posible utilizar kilogramos de petróleo equivalente con la siguiente equivalencia: 1 kg (ep) = 11,628 kWh
El rendimiento energético total de la contracción muscular es aproximadamente del 24%.
La bicicleta es el medio de transporte más eficiente energéticamente. Es hasta cinco veces más eficaz que caminar.
El consumo de energía de un caminante o ciclista depende del peso de la persona. Una persona de 68 kg que anda en bicicleta a una velocidad de 16 km / h gasta 3,2 kWh / 100 km . La misma persona de 68 kg que camina a una velocidad de 4 km / h gasta 6,1 kWh / 100 km.
| kWh | |
|---|---|
| Caminando ( 4 km / h ) | 6.1 |
| Ciclismo ( 16 km / h ) | 3.2 |
NB: en esta tabla solo se tiene en cuenta la energía muscular; para la bicicleta, no se incluye la energía incorporada (gastada para fabricar, transportar y vender la bicicleta).
El consumo energético de los coches depende de varios factores: motor, aerodinámica , neumáticos , etc. La resistencia aerodinámica aumenta con el cuadrado de la velocidad y los neumáticos están en el origen de una resistencia significativa al movimiento hacia adelante debido a la histéresis de deformación con cada revolución de la rueda.
Coche térmicoHasta ahora, los consumos anunciados por los fabricantes no reflejaban la realidad de los consumos en condiciones reales de uso. El grupo PSA , la Asociación Europea de Transporte y Medio Ambiente , la asociación francesa para la protección del medio ambiente France Nature Environnement y Bureau Veritas han acordado un protocolo de medición mucho más cercano a la realidad, porque se correlaciona con los resultados proporcionados por el sitio alemán. Spritmonitor a ± 0,2 litros por cien kilómetros.
En Alemania , el grupo Allianz pro Schiene ( . All Alliance for Rail ) anuncia, en el contexto alemán, las siguientes cifras:
| l equivalente de gasolina | kWh | |
|---|---|---|
| Carro | 6.1 | 61 |
En la práctica, la eficiencia a baja carga es muy baja. Teniendo en cuenta las pérdidas vinculadas a la transmisión y el hecho de que a menudo operamos a una potencia del orden del 10 al 20% de la potencia máxima, los períodos de parada, el suministro de accesorios y los períodos de calefacción, la eficiencia media en el ruedas está entre el 14 y el 26% (ver diagrama al lado). Por tanto, hay un margen de mejora importante.
Son posibles varias soluciones para mejorar el rendimiento general de los vehículos de motor:
El vehículo térmico tiene en promedio un desempeño pobre, explicado por el gráfico opuesto del Departamento de Energía de Estados Unidos . Se sitúa en el 17% según The Shift Project .
A este consumo hay que añadir el de climatización, que ha crecido desde la década de 2000, hasta el punto de posiblemente "compensar todos los esfuerzos realizados para reducir el consumo unitario de los vehículos" . El exceso de consumo sería así de 0,6 a 1,8 l / 100 km según el tipo de ciclo, para un motor de gasolina, una temperatura de consigna de 20 ° C y una temperatura exterior de 30 ° C (0,9 a 2,5 l / 100 km para un Diesel).
Coche eléctricoEl sitio Spritmonitor y el ADAC alemán ofrecen una clasificación de los coches eléctricos más económicos, según el consumo real o medido. El consumo del vehículo no lo es todo, porque hay que tener en cuenta las pérdidas durante la carga: "con un motor de gasolina, eso equivaldría a derramar unos litros al repostar" . Esta pérdida durante la recarga oscilaría entre el 9,9 y el 24,9%.
La siguiente tabla compara las clasificaciones oficiales de economía de combustible para vehículos totalmente eléctricos evaluadas por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) en noviembre de 2016 con los vehículos híbridos enchufables de larga distancia más eficientes en energía ( Chevrolet Volt de segunda generación), híbridos de gasolina y electricidad (Toyota Prius Eco, cuarta generación) y vehículos nuevos de tamaño mediano EPA 2016 con un consumo de combustible de 9,4 L / 100 km .
| Vehículo | Modelo (año) | Ciclo combinado | Ciudad | Autopista |
|---|---|---|---|---|
| Hyundai Ioniq Eléctrico | 2017 | 15,7 | 14.0 | 17,5 |
| BMW i3 (60 Ah) | 2014/2015/2016 | 17.2 | 15,6 | 19,3 |
| Scion iQ EV | 2013 | 17,7 | 15,5 | 20,4 |
| Chevrolet Bolt EV | 2017 | 17,7 | 16,7 | 19,0 |
| Chevrolet Spark EV | 2014/2015/2016 | 18.0 | 16,7 | 19,6 |
| BMW i3 (94 A, h) | 2017 | 18,1 | 16.6 | 20,2 |
| Honda Fit EV | 2013/2014 | 18,1 | 16,2 | 20,4 |
| Fiat 500e | 2013/2014/2015 | 18,4 | 17,5 | 19,8 |
| Volkswagen e-golf | 2015/2016 | 18,4 | 17.0 | 20,4 |
| Nissan Leaf (24 kWh ) | 2013/2014/2015/2016 | 18,7 | 17.0 | 21,0 |
| Mitsubishi | 2012/2013/2014/2016 | 19,1 | 17.0 | 22,0 |
| Nissan Leaf (30 kWh ) | 2016 | 19,1 | 17.2 | 21,0 |
| Fiat 500e | 2016 | 19,1 | 17,7 | 21,0 |
| Accionamiento eléctrico inteligente | 2013/2014/2015/2016 | 20,0 | 17,5 | 23,0 |
| Kia Soul EV | 2015/2016 | 20,4 | 18.0 | 23,0 |
| Ford Focus Eléctrico | 2012/2013/2014/2015/2016 | 20,4 | 19,0 | 22,0 |
| Tesla Model S AWD-70D | 2015/2016 | 21,0 | 21,0 | 21,0 |
| Tesla Model S AWD-85D | 2015/2016 | 21,0 | 22,0 | 20,2 |
| Tesla Model S AWD-90D | 2015/2016 | 21,0 | 22,0 | 20,2 |
| Tesla Model S (60 kWh ) | 2014/2015/2016 | 22,0 | 23,0 | 22,0 |
| Tesla Model S AWD-P85D | 2015/2016 | 23,0 | 24,0 | 22,0 |
| Tesla Model S AWD-P90D | 2015/2016 | 23,0 | 24,0 | 22,0 |
| Tesla Model X AWD-90D | 2016 | 23,0 | 24,0 | 23,0 |
| Tesla Model X AWD-P90D | 2016 | 24,0 | 24,0 | 24,0 |
| Tesla Model S (85 kWh ) | 2012/2013/2014/2015 | 24,0 | 24,0 | 24,0 |
| Accionamiento eléctrico Mercedes-Benz Clase B | 2014/2015/2016 | 25,0 | 25,0 | 26,0 |
| Toyota RAV4 EV | 2012/2013/2014 | 28,0 | 27,0 | 29,0 |
| BYD e6 | 2012/2013/2014/2015/2016 | 34,0 | 35,0 | 33,0 |
El consumo mínimo de un coche eléctrico , según el Departamento de Energía de Estados Unidos , es de 16,8 kWh / 100 km en el caso del BMW i3 . En un estudio de la Universidad Técnica de Dresde , el consumo medio de los vehículos eléctricos se estima en 15 kWh / 100 km . Por último, la Asociación Nuclear Mundial estima que el consumo de los vehículos eléctricos oscila entre los 13 y los 20 , siendo la media en torno a los 15 kWh / 100 km , sin calefacción ni aire acondicionado. El consumo del Renault Zoe se estima por vehículo heise en 14,8-15,7 kWh / 100 km. Según Florian Kobloch et al. , este valor es actualmente de 19 kWh / 100 km . Enedis indica que los valores utilizados en función del tipo de vehículo oscilan entre 16 y 23 kWh / 100 km. Para The Shift Project , el valor medio es de 16 kWh / 100 km .
Los datos estimados sobre vehículos eléctricos permiten completar la tabla en energía final consumida de la siguiente manera, en base a una tasa de ocupación de 1,58 personas:
| kWh | kgep | |
|---|---|---|
| Coche eléctrico (alta hipótesis) | 16,0 | 1,38 |
| Coche eléctrico (hipótesis baja) | 8,6 | 0,74 |
El uso del ecocomparador permite completar la tabla de energía final consumida de la siguiente manera:
| - | kWh | kgep |
|---|---|---|
| Entrenador | 20,9 | 1.8 |
| Autobús | 47,7 | 4.1 |
La eficiencia de un autocar y un camión pesado es del 35%, según The Shift Project .
MotoEl uso del ecocomparador permite completar la tabla de energía final consumida de la siguiente manera:
| - | kWh | kgep |
|---|---|---|
| Moto | 51,2 | 4.4 |
En Alemania , el grupo Allianz pro Schiene ( . All Alliance for Rail ) anuncia, en el contexto alemán, las siguientes cifras:
| l equivalente de gasolina | kWh | |
|---|---|---|
| Peso pesado | 3.9 | 38,9 |
El transporte aéreo, del que depende parte del turismo moderno, tiene un balance energético deficiente.
El uso del ecocomparador permite completar la tabla de energía final consumida de la siguiente manera:
| - | kWh | kgep |
|---|---|---|
| Avión | 52,3 | 4.5 |
Según un informe de la Agencia Internacional de Energía de 2019, mientras que el ferrocarril representa el 8% del transporte mundial de pasajeros en términos de pasajeros-kilómetros y el 7% del transporte de mercancías, el consumo de energía correspondiente es solo el 2% de la demanda total de energía del sector del transporte.
En Alemania , el grupo Allianz pro Schiene ( “Alliance for Rail” ) anuncia, en el contexto alemán, las siguientes cifras:
| litro de gasolina equivalente | kWh | |
|---|---|---|
| Entrenar | 1.1 | 11 |
| litro de gasolina equivalente | kWh | |
|---|---|---|
| Entrenar | 0,83 | 8.3 |
El ecocomparador ADEME se puede utilizar para completar la siguiente tabla sinóptica:
| - | kWh | kgep |
|---|---|---|
| TER | 13,4 | 1.2 |
| Entrenar | 7,9 | 0,68 |
| TGV | 3.1 | 0,27 |
| Tranvía | 7.0 | 0,6 |
La resistencia a la rodadura en los rieles es mucho menor que con el contacto entre neumáticos y carretera. La diferencia es del orden de 1 a 7, es decir, coeficientes de resistencia del 0,2% para el tren y del 1,5% para un coche a 110 km / h . Además, siempre que la conexión entre vagones sea cuidadosa, el primer vagón origina una resistencia aerodinámica superior a la de los vagones siguientes, lo que repercute positivamente en la resistencia media por pasajero transportado; prueba de ello es el bajo consumo del aún rápido TGV .
El ecocomparador de la Agencia Francesa de Medio Ambiente y Gestión de la Energía , basado en estadísticas sobre el uso de los modos de transporte, permite comparar la energía final consumida por los diferentes modos de transporte. Este ecocomparador no tiene en cuenta los coches eléctricos. Esta herramienta informática muestra el interés ecológico del transporte público, desde el punto de vista del consumo energético.
Este ecocomparador no tiene en cuenta la energía incorporada de los vehículos. NB: los resultados anteriores se calculan sobre la base de estadísticas francesas. Los supuestos de ADEME tienen en cuenta la tasa de ocupación de 1,4 personas por coche. Por defecto, la distancia elegida para realizar la comparación es de 100 km , excepto para viajes en avión (1000 km ), transilien, metro, tranvía y autobús y en bicicleta (10 km ). Para ciertos modos de transporte, como el TER y los automóviles privados, el consumo medio de energía sería mayor para viajes más cortos. Por el contrario, el consumo medio de energía de una moto es mayor para viajes largos según el comparador.
El uso del ecocomparador permite completar la tabla de energía final consumida de la siguiente manera:
| - | kWh | mantener |
|---|---|---|
| Carro | 62,8 | 5.4 |
| Avión (vuelo de media distancia) | 51,8 | 4.45 |
| Moto | 50,7 | 4.36 |
| Autobús | 47,7 | 4.1 |
| Entrenador | 21,3 | 1,83 |
| Transilien | 14.0 | 1.2 |
| TER | 13,4 | 1,15 |
| Tren de línea principal | 7,9 | 0,68 |
| Subterraneo | 8.1 | 0,7 |
| Tranvía | 7.0 | 0,6 |
| TGV | 3.1 | 0,27 |
Si comparamos las diferentes posibilidades de los viajes autónomos desde el punto de vista del consumo directo de energía, las alternativas eléctricas, coche y scooter, pueden presentar un balance de 5 a 12 veces mejor que sus homólogos de gasolina o diésel. Las bicicletas asistidas eléctricamente, por otro lado, consumen de 40 a 60 veces menos energía que los modos de transporte individuales térmicos.
| - | kWh | mantener |
|---|---|---|
| Coche termal reciente | 60 | 5.2 |
| Coche eléctrico | 10-16 | 0,9-1,4 |
| Scooter térmico | 47 | 4.0 |
| Scooter electrico | 4-8 | 0,3-0,7 |
| Bicicleta eléctrica | 1 | 0,1 |
La eco-movilidad a través del desarrollo de la intermodalidad . Esto requiere prever el traslado de pasajeros a medios de transporte más eficientes desde el punto de vista energético, como trenes o tranvías.
Los escenarios ADEME , GrDF y Greenpeace se basan en una transferencia de la carretera al ferrocarril.
El avión, por su alta velocidad, permite cubrir grandes distancias. Sin embargo, su eficiencia energética sigue siendo mediocre: consume mucha energía.
La eficiencia energética del transporte depende en gran medida de la tasa de ocupación (pasajeros) o la tasa de llenado ( carga ) de los vehículos. Así, se observan disparidades muy fuertes en términos de eficiencia energética para el transporte ferroviario según los países, principalmente por diferencias en la ocupación o tasas de llenado de los trenes. Esta lógica también ha llevado a fomentar el uso compartido del automóvil .
Hablamos de efecto rebote cuando la mejora en la eficiencia de una tecnología (mayor velocidad, menor consumo energético, etc. ) conlleva un aumento de la demanda.
Efecto de velocidadEl desarrollo de los modos más rápidos de transporte ( automóviles , autopistas y autovías , tren de alta velocidad , buques de alta velocidad , aviones ) puede conducir a un aumento en la energía consumida en el transporte mediante el alargamiento de las distancias recorridas.
En el ámbito del transporte ferroviario, el TGV permite moverse con mayor rapidez. Por lo tanto, los usuarios pueden ir más lejos en un tiempo determinado, ya sea para ir al trabajo o para viajar. Cet effet permet de passer d'un mode de transport peu efficace (la voiture) à un autre qui l'est davantage, mais l'accroissement des déplacements induit peut réduire les gains permis par l'efficacité énergétique plus élevée du train par rapport à el coche. Asimismo, la existencia de aerolíneas que ofrecen viajes asequibles ha incrementado el número de viajes de larga distancia. Si estos viajes lejanos se hicieran sólo a pie, a caballo o en barco (como en la época de Marco Polo), evidentemente serían mucho menos numerosos.
En 2015, sin embargo, se observó una caída en la demanda de viajes largos en Francia.
Eficiencia energética mejoradaMejorar la eficiencia energética del transporte, al reducir su costo, podría resultar en un aumento de la demanda de transporte. Este efecto se ha observado en el ámbito del transporte de mercancías en China.