Los PHEV producidos en masa han estado disponibles para el público en China y Estados Unidos desde 2010, [8] [9] [10] con la introducción del Chevrolet Volt , que fue el PHEV más vendido hasta que fue superado por el Mitsubishi Outlander PHEV al final de la producción del Volt en 2019. [11] Para 2021, BYD Auto emergió como el mayor fabricante de vehículos híbridos enchufables del mundo. A mayo de 2024 [update], las ventas acumuladas de híbridos enchufables de BYD superaron los 3,6 millones de unidades. [12] La línea de SUV BYD Song DM contribuyó con más de 1,05 millones de unidades. [13] [14] [2] [15]
En diciembre de 2019 [update], el stock mundial de PHEV ascendía a 2,4 millones de unidades, lo que representa un tercio del stock de automóviles de pasajeros eléctricos enchufables en las carreteras del mundo. [16] En diciembre de 2019 [update], China tenía el mayor stock mundial de PHEV con 767.900 unidades, seguido de Estados Unidos con 567.740 y el Reino Unido con 159.910. [16]
Terminología
La autonomía totalmente eléctrica de un híbrido enchufable se designa mediante PHEV- [millas] o PHEV [kilómetros] km, donde el número representa la distancia que el vehículo puede recorrer solo con la energía de la batería. Por ejemplo, un PHEV-20 puede recorrer 32 km (20 millas) sin usar su motor de combustión, por lo que también puede designarse como PHEV32km. [17]
Para que estos vehículos funcionen con baterías, pasan por procesos de carga que utilizan diferentes corrientes. Estas corrientes se conocen como Corriente Alterna (CA) utilizada para los cargadores a bordo y Corriente Continua (CC) utilizada para la carga externa. [18]
Otros términos populares que se utilizan a veces para los híbridos enchufables son "híbridos conectados a la red", "vehículo eléctrico híbrido opcional con gas" (GO-HEV) o simplemente "híbridos opcionales con gas". [19] [20] [21] GM llama a su serie híbrida enchufable Chevrolet Volt un "vehículo eléctrico de autonomía extendida". [22] [23]
El Lohner–Porsche Mixte Hybrid , producido en 1899, fue el primer automóvil eléctrico híbrido. [24] [25] Los primeros híbridos podían cargarse desde una fuente externa antes de su funcionamiento. El término "híbrido enchufable" ha llegado a significar un vehículo híbrido que puede cargarse desde un enchufe eléctrico de pared estándar. El término "vehículo eléctrico híbrido enchufable" fue acuñado por el profesor de la UC Davis Andrew Frank , [26] a quien se ha llamado el "padre del híbrido enchufable moderno". [27] [28] [29]
En 2003, Renault comenzó a vender en Europa el Elect'road , una versión híbrida enchufable de su popular Kangoo . Además de su motor, podía enchufarse a una toma de corriente estándar y recargarse hasta el 95 % de su autonomía en aproximadamente 4 horas. [31] Después de vender alrededor de 500 vehículos, principalmente en Francia, Noruega y el Reino Unido, el Elect'road fue rediseñado en 2007. [32]
Con la disponibilidad de vehículos híbridos y el aumento de los precios de la gasolina en los Estados Unidos a partir de 2002, aumentó el interés en los híbridos enchufables. [33] Algunos híbridos enchufables eran conversiones de híbridos existentes; por ejemplo, la conversión de CalCars de 2004 de un Prius para agregar baterías de plomo-ácido y una autonomía de hasta 15 km (9 mi) utilizando solo energía eléctrica. [34]
En 2006, tanto Toyota como General Motors anunciaron planes para fabricar híbridos enchufables. [35] [36] El proyecto Saturn Vue de GM fue cancelado, pero el híbrido enchufable de Toyota fue certificado para circular en carretera en Japón en 2007. [37]
En 2007, Quantum Technologies y Fisker Coachbuild , LLC anunciaron el lanzamiento de una empresa conjunta en Fisker Automotive . [38] Fisker tenía la intención de construir un PHEV-50 de lujo de US$80.000, el Fisker Karma , inicialmente programado para fines de 2009. [39]
En 2007, el fabricante chino de automóviles BYD Auto, propiedad del mayor fabricante de baterías para teléfonos móviles de China, anunció que lanzaría un sedán PHEV-60 de producción en China en la segunda mitad de 2008. BYD lo exhibió en enero de 2008 en el Salón Internacional del Automóvil de Norteamérica en Detroit. Basado en el sedán mediano F6 de BYD, utiliza baterías basadas en fosfato de hierro y litio (LiFePO 4 ) en lugar de iones de litio, y puede recargarse al 70% de su capacidad en 10 minutos. [41]
En 2007, Ford entregó el primer Ford Escape Plug-in Hybrid de una flota de 20 PHEV de demostración a Southern California Edison . [42] Como parte de este programa de demostración, Ford también desarrolló el primer SUV híbrido enchufable de combustible flexible , que se entregó en junio de 2008. [43] Esta flota de demostración de enchufables ha estado en pruebas de campo con flotas de empresas de servicios públicos en los EE. UU. y Canadá, [44] y durante los primeros dos años desde que comenzó el programa, la flota ha registrado más de 75,000 millas. [45] En agosto de 2009, Ford entregó el primer Escape Plug-in equipado con tecnología de sistema de control y comunicaciones de vehículo a red inteligente (V2G), y Ford planea equipar los 21 Escapes híbridos enchufables con la tecnología de comunicaciones de vehículo a red. [45] Las ventas del Escape PHEV estaban programadas para 2012. [44]
El 14 de enero de 2008, Toyota anunció que comenzaría a vender vehículos híbridos enchufables con batería de iones de litio en 2010, [46] [47] pero más tarde ese mismo año Toyota indicó que se ofrecerían a flotas comerciales en 2009. [48]
El 27 de marzo, la Junta de Recursos del Aire de California (CARB) modificó sus regulaciones, requiriendo que los fabricantes de automóviles produzcan 58.000 híbridos enchufables durante 2012 a 2014. [49] Este requisito es una alternativa solicitada a un mandato anterior de producir 25.000 vehículos puros de cero emisiones , reduciendo ese requisito a 5.000. [50] El 26 de junio, Volkswagen anunció que introduciría vehículos híbridos enchufables de producción basados en el compacto Golf . Volkswagen utiliza el término "TwinDrive" para referirse a un PHEV. [51] En septiembre, se informó que Mazda estaba planeando PHEV. [52] El 23 de septiembre, Chrysler anunció que había creado un prototipo de un Jeep Wrangler enchufable y una minivan Chrysler Town and Country , ambos PHEV-40 con motores de serie, y un deportivo Dodge totalmente eléctrico, y dijo que uno de los tres vehículos entraría en producción. [53] [54]
El 15 de diciembre de 2008, BYD Auto comenzó a vender su F3DM en China , convirtiéndose en el primer híbrido enchufable de producción vendido en el mundo, aunque inicialmente estaba disponible solo para clientes corporativos y gubernamentales. [60] [61] [62] Las ventas al público en general comenzaron en Shenzhen en marzo de 2010, [8] [9] pero debido a que el F3DM casi duplica el precio de los automóviles que funcionan con combustible convencional, BYD espera que los subsidios del gobierno local hagan que el enchufable sea asequible para los compradores personales. [8] Toyota probó 600 Prius Plug-ins de preproducción en Europa y América del Norte en 2009 y 2010. [63] [64]
En octubre de 2010, Lotus Engineering presentó el Lotus CityCar , un concept car híbrido enchufable diseñado para funcionar con combustible flexible , tanto etanol como metanol y gasolina normal. [65] [66] El paquete de baterías de litio proporciona una autonomía totalmente eléctrica de 60 kilómetros (37 millas), y el motor de combustible flexible de 1,2 litros entra en acción para permitir extender la autonomía a más de 500 kilómetros (310 millas). [65] [66]
GM lanzó oficialmente el Chevrolet Volt en los EE. UU. el 30 de noviembre de 2010, y las entregas minoristas comenzaron en diciembre de 2010. [10] Su hermano, el Opel/Vauxhall Ampera, se lanzó en Europa entre fines de 2011 y principios de 2012. Las primeras entregas del Fisker Karma tuvieron lugar en julio de 2011, [67] y las entregas a clientes minoristas comenzaron en noviembre de 2011. El Toyota Prius Plug-in Hybrid se lanzó en Japón en enero de 2012, [68] seguido por los Estados Unidos en febrero de 2012. [69] Las entregas del Prius PHV en Europa comenzaron a fines de junio de 2012. [70] El Ford C-Max Energi se lanzó en los EE. UU. en octubre de 2012, [71] el Volvo V60 Plug-in Hybrid en Suecia a fines de 2012. [72]
El Honda Accord Plug-in Hybrid fue lanzado en mercados seleccionados de EE. UU. en enero de 2013, [73] y el Mitsubishi Outlander P-HEV en Japón en enero de 2013, convirtiéndose en el primer SUV híbrido enchufable en el mercado. [74] Las entregas del Ford Fusion Energi comenzaron en febrero de 2013. [75] [76] BYD Auto detuvo la producción de su BYD F3DM debido a las bajas ventas, [77] y su sucesor, el BYD Qin , comenzó a venderse en Costa Rica en noviembre de 2013, y las ventas en otros países de América Latina están programadas para comenzar en 2014. [78] [79] [80] Las entregas de Qin comenzaron en China a mediados de diciembre de 2013. [59]
Las entregas a clientes minoristas del superdeportivo McLaren P1 de edición limitada comenzaron en el Reino Unido en octubre de 2013, [81] y el Porsche Panamera S E-Hybrid comenzó a entregarse en los EE. UU. en noviembre de 2013. Las primeras entregas minoristas del Cadillac ELR tuvieron lugar en los EE. UU. en diciembre de 2013. [82] El BMW i8 y la edición limitada Volkswagen XL1 se lanzaron a clientes minoristas en Alemania en junio de 2014. [83] [84] El Porsche 918 Spyder también se lanzó en Europa y los EE. UU. en 2014. Las primeras unidades del Audi A3 Sportback e-tron y el Volkswagen Golf GTE se registraron en Alemania en agosto de 2014. [85]
En diciembre de 2014, BMW anunció que el grupo planea ofrecer versiones híbridas enchufables de todos sus modelos de marca principal utilizando la tecnología eDrive desarrollada para sus vehículos híbridos enchufables de la marca BMW i ( BMW i3 y BMW i8). El objetivo de la empresa es utilizar la tecnología híbrida enchufable para seguir ofreciendo vehículos de alto rendimiento y, al mismo tiempo, reducir las emisiones de CO2 por debajo de los 100 g/km. En el momento del anuncio, el fabricante de automóviles ya estaba probando un prototipo híbrido enchufable del BMW Serie 3. [86] El primer modelo disponible para las ventas minoristas será el BMW X5 eDrive 2016 , y la versión de producción se dará a conocer en el Salón del Automóvil de Shanghái de 2015. [87] La segunda generación del Chevrolet Volt se dio a conocer en el Salón Internacional del Automóvil de Norteamérica de enero de 2015 , [88] y las entregas minoristas comenzaron en los EE. UU. y Canadá en octubre de 2015. [89] [90]
En marzo de 2015, Audi dijo que planeaba hacer una versión híbrida enchufable de cada serie de modelos, y que esperaba que los híbridos enchufables, junto con los vehículos de gas natural y los sistemas de propulsión eléctricos de batería, tuvieran una contribución clave para lograr los objetivos de CO2 de la compañía . El Audi Q7 e-tron seguirá al A3 e-tron que ya está en el mercado. [91] También en marzo de 2015, Mercedes-Benz anunció que el énfasis principal de la compañía con respecto a las unidades alternativas en los próximos años estará en los híbridos enchufables. El fabricante de automóviles planea introducir 10 nuevos modelos híbridos enchufables para 2017, y su próximo lanzamiento fue el Mercedes-Benz C 350 e , el segundo híbrido enchufable de Mercedes después del S 500 Plug-In Hybrid . [92] Otros híbridos enchufables lanzados en 2015 son el BYD Tang , el Volkswagen Passat GTE , el Volvo XC90 T8 y el Hyundai Sonata PHEV .
Las ventas globales combinadas de la familia Volt/Ampera superaron el hito de las 100.000 unidades en octubre de 2015. [93] A fines de 2015, se habían vendido más de 517.000 autos eléctricos híbridos enchufables legales para carretera en todo el mundo desde diciembre de 2008, de un total de ventas globales de más de 1,25 millones de autos eléctricos enchufables de servicio ligero. [94] [95]
En febrero de 2016, BMW anunció la introducción de la denominación de modelo "iPerformance", que se aplicará a todos los vehículos híbridos enchufables de BMW a partir de julio de 2016. El objetivo es proporcionar un indicador visible de la transferencia de tecnología de BMW i a la marca principal BMW. La nueva denominación se utilizará primero en las variantes híbridas enchufables del nuevo BMW Serie 7 , el BMW 740e iPerformance , [96] y el Serie 3 , el BMW 330e iPerformance . [97]
Hyundai Motor Company hizo el debut oficial de su línea de tres modelos Hyundai Ioniq en el Salón del Automóvil de Ginebra de 2016. [98] La familia Ioniq de vehículos eléctricos incluye el Ioniq Plug-in , que se espera que logre una economía de combustible de 125 mpg‑e (27 kW⋅h/100 mi; 16,8 kW⋅h/100 km) en modo totalmente eléctrico. [99] El Ioniq Plug-in está programado para ser lanzado en los EE. UU. en el cuarto trimestre de 2017. [100]
El Prius híbrido enchufable de segunda generación, llamado Prius Prime en los EE. UU. y Prius PHV en Japón, [101] se presentó en el Salón Internacional del Automóvil de Nueva York de 2016. Las entregas minoristas del Prius Prime comenzaron en los EE. UU. en noviembre de 2016, [102] y está programado que se lance en Japón a fines de 2016. [101] [103] El Prime tiene una autonomía totalmente eléctrica calificada por la EPA de 25 mi (40 km), más del doble de la autonomía del modelo de primera generación, y una economía de combustible calificada por la EPA de 133 mpg‑e (25,3 kW⋅h/100 mi) en modo totalmente eléctrico (modo EV), la calificación MPGe más alta en modo EV de cualquier vehículo calificado por la EPA. [104] [105] A diferencia de su predecesor, el Prime funciona completamente con electricidad en modo EV. [106] Las ventas mundiales del Mitsubishi Outlander PHEV superaron el hito de las 100.000 unidades en marzo de 2016. [107] [108] Las ventas de BYD Qin en China alcanzaron el hito de las 50.000 unidades en abril de 2016, convirtiéndose en el cuarto híbrido enchufable en superar esa marca. [109]
En enero de 2016, Chrysler presentó su miniván híbrido enchufable, el Chrysler Pacifica Hybrid , con una autonomía en modo eléctrico según la EPA de 48 km (30 millas). [111] Esta fue la primera miniván híbrida de cualquier tipo. Se vendió por primera vez en Estados Unidos, Canadá y México en 2017.
En diciembre de 2017, Honda comenzó a realizar entregas minoristas del Honda Clarity Plug-In Hybrid en Estados Unidos y Canadá, con una autonomía solo eléctrica calificada por la EPA de 76 km (47 millas). [112]
Volkswagen XL lado del conductor con la puerta abierta
En 2013, Volkswagen inició la producción del Volkswagen XL1 , un vehículo híbrido enchufable diésel de producción limitada para dos personas diseñado para poder viajar 100 km/L (280 mpg ‑imp ; 235 mpg ‑US ) con diésel, sin dejar de ser apto para circular y práctico. El modelo está construido con un motor turbodiésel TDI biturbo de 800 cc (49 pulgadas cúbicas), common-rail de 35 kW (47 hp) y un motor eléctrico de 20 kW (27 hp). El modelo es único porque es uno de los únicos vehículos híbridos diésel enchufables producidos en serie y uno de los únicos vehículos híbridos diésel producidos en serie en general. [113] [114] [115]
Los PHEV se basan en las mismas tres arquitecturas básicas de propulsión de los híbridos convencionales: un híbrido en serie es impulsado únicamente por motores eléctricos, un híbrido en paralelo es impulsado tanto por su motor de combustión interna como por motores eléctricos que funcionan simultáneamente, y un híbrido en serie-paralelo funciona en cualquiera de los dos modos. Mientras que un vehículo híbrido simple carga su batería únicamente con su motor, un híbrido enchufable puede obtener una cantidad significativa de la energía necesaria para recargar su batería de fuentes externas. [ cita requerida ]
Híbridos enchufables duales
Estos contienen dos sistemas diferentes de recuperación de energía.
El cargador de batería puede estar a bordo o externo al vehículo. El proceso de un cargador a bordo se explica mejor como la energía de CA que se convierte en energía de CC, lo que da como resultado la carga de la batería. [18] Los cargadores a bordo están limitados en capacidad por su peso y tamaño, y por la capacidad limitada de las tomas de CA de uso general. Los cargadores externos dedicados pueden ser tan grandes y potentes como el usuario pueda pagar, pero requieren regresar al cargador; los cargadores de alta velocidad pueden ser compartidos por varios vehículos.
El uso del inversor del motor eléctrico permite que los devanados del motor actúen como bobinas del transformador y el inversor de alta potencia existente como cargador de CA a CC. Como estos componentes ya son necesarios en el automóvil y están diseñados para manejar cualquier capacidad de potencia práctica, se pueden utilizar para crear una forma muy potente de cargador de a bordo sin un peso o tamaño adicionales significativos. AC Propulsion utiliza este método de carga, conocido como "carga reductora". [118]
Modos de funcionamiento
Un híbrido enchufable funciona en modos de descarga y de mantenimiento de carga . Las combinaciones de estos dos modos se denominan modo combinado o mixto. Estos vehículos pueden estar diseñados para circular durante un rango extendido en modo totalmente eléctrico , ya sea solo a bajas velocidades o a todas las velocidades. Estos modos gestionan la estrategia de descarga de la batería del vehículo y su uso tiene un efecto directo en el tamaño y el tipo de batería necesaria: [119]
El modo de agotamiento de carga permite que un PHEV completamente cargado funcione exclusivamente (o, dependiendo del vehículo, casi exclusivamente, excepto durante una aceleración fuerte) con energía eléctrica hasta que el estado de carga de su batería se agote hasta un nivel predeterminado, momento en el que se activará el motor de combustión interna o la pila de combustible del vehículo. Este período es la autonomía totalmente eléctrica del vehículo. Este es el único modo en el que puede funcionar un vehículo eléctrico de batería , de ahí su autonomía limitada. [120]
El modo mixto describe un viaje en el que se utilizan varios modos. Por ejemplo, un automóvil puede iniciar un viaje en modo de agotamiento de carga a baja velocidad, luego ingresar a una autopista y operar en modo combinado. El conductor puede salir de la autopista y conducir sin el motor de combustión interna hasta que se agote la autonomía totalmente eléctrica. El vehículo puede volver a un modo de mantenimiento de carga hasta que se llegue al destino final. Esto contrasta con un viaje de agotamiento de carga que se realizaría dentro de los límites de la autonomía totalmente eléctrica de un PHEV.
La mayoría de los PHEV también tienen dos modos de mantenimiento de carga adicionales:
Retención de batería : el motor eléctrico se bloquea y el vehículo funciona exclusivamente con energía de combustión, de modo que la carga que quede en la batería se conserva para cuando se vuelva a activar el modo mixto o el funcionamiento totalmente eléctrico, mientras que el frenado regenerativo seguirá estando disponible para aumentar la carga de la batería. En algunos PHEV, los servicios del vehículo que utilizan la batería de tracción (como la calefacción y el aire acondicionado) se colocan en un modo de bajo consumo de energía para conservar aún más la carga restante de la batería. El bloqueo del motor eléctrico se anula automáticamente (si la carga lo permite) en caso de que se requiera una aceleración completa.
Autocarga : el inducido del motor eléctrico está acoplado a la transmisión, pero está conectado a la batería, de modo que funciona como generador y, por lo tanto, recarga la batería mientras el automóvil está en movimiento, aunque esto se produce a expensas de un mayor consumo de combustible, ya que el motor de combustión tiene que alimentar el vehículo y cargar la batería. Esto es útil para "cargar en movimiento" cuando hay lugares limitados para enchufar el vehículo.
Almacenamiento de energía eléctrica
El tamaño óptimo de la batería varía dependiendo de si el objetivo es reducir el consumo de combustible, los costos de funcionamiento o las emisiones, pero un estudio de 2009 [121] concluyó que "la mejor elección de la capacidad de la batería de PHEV depende críticamente de la distancia que se recorrerá el vehículo entre cargas. Nuestros resultados sugieren que para condiciones de conducción urbana y cargas frecuentes cada 10 millas o menos, un PHEV de baja capacidad con un AER (autonomía totalmente eléctrica) de aproximadamente 7 millas sería una opción sólida para minimizar el consumo de gasolina, el costo y las emisiones de gases de efecto invernadero. Para cargas menos frecuentes, cada 20 a 100 millas, los PHEV liberan menos GEI, pero los HEV son más rentables".
Los PHEV suelen requerir ciclos de carga y descarga de batería más profundos que los híbridos convencionales. Debido a que el número de ciclos completos influye en la vida útil de la batería, esta puede ser menor que en los HEV tradicionales, que no agotan sus baterías por completo. No obstante, algunos autores sostienen que los PHEV pronto se convertirán en el estándar en la industria automotriz. [122] Es necesario resolver problemas de diseño y compensaciones en relación con la vida útil de la batería, la capacidad, la disipación de calor, el peso, los costos y la seguridad. [123] Se está desarrollando una tecnología avanzada de baterías que promete mayores densidades de energía tanto por masa como por volumen, [124] y se espera que la expectativa de vida de la batería aumente. [125]
Los cátodos de algunas baterías de iones de litio de principios de 2007 están hechos de óxido de metal de litio y cobalto. Este material es caro y las celdas fabricadas con él pueden liberar oxígeno si se sobrecargan. Si se reemplaza el cobalto por fosfatos de hierro , las celdas no se quemarán ni liberarán oxígeno bajo ninguna carga. Con los precios de la gasolina y la electricidad de principios de 2007, el punto de equilibrio se alcanza después de seis a diez años de funcionamiento. El período de recuperación puede ser más largo para los híbridos enchufables, debido a sus baterías más grandes y más caras. [126]
Las baterías de níquel-metal hidruro y de iones de litio se pueden reciclar; Toyota, por ejemplo, tiene un programa de reciclaje en virtud del cual los concesionarios reciben un crédito de 200 dólares por cada batería devuelta. [127] Sin embargo, los híbridos enchufables suelen utilizar paquetes de baterías más grandes que los híbridos convencionales comparables, por lo que requieren más recursos. Pacific Gas and Electric Company (PG&E) ha sugerido que las empresas de servicios públicos podrían comprar baterías usadas para fines de respaldo y nivelación de carga. Afirman que, si bien es posible que estas baterías usadas ya no se puedan utilizar en los vehículos, su capacidad residual aún tiene un valor significativo. [128] Más recientemente, General Motors (GM) ha dicho que "las empresas de servicios públicos interesadas en utilizar baterías recicladas del Volt como un sistema de almacenamiento de energía, un mercado secundario que podría reducir el costo del Volt y otros vehículos enchufables para los consumidores". [129]
Los ultracondensadores (o "supercondensadores") se utilizan en algunos híbridos enchufables, como el prototipo conceptual de AFS Trinity , para almacenar energía rápidamente disponible con su alta densidad de potencia , con el fin de mantener las baterías dentro de límites seguros de calentamiento resistivo y extender la vida útil de la batería. [130] [131] UltraBattery de CSIRO combina un supercondensador y una batería de plomo-ácido en una sola unidad, creando una batería de automóvil híbrido que dura más, cuesta menos y es más potente que las tecnologías actuales utilizadas en los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV). [132]
La conversión de posventa de un híbrido de producción existente a un híbrido enchufable [135] generalmente implica aumentar la capacidad del paquete de baterías del vehículo y agregar un cargador de CA a CC incorporado. Lo ideal sería reprogramar el software del sistema de propulsión del vehículo para aprovechar al máximo la capacidad de almacenamiento de energía adicional y la potencia de salida del paquete de baterías.
Muchas de las primeras conversiones de vehículos eléctricos híbridos enchufables se basaron en el Toyota Prius . [136] Algunos de los sistemas implicaban la sustitución de la batería NiMH original del vehículo y su unidad de control electrónico. Otros agregaban una batería adicional a la batería original. [137]
Mercado objetivo
En los últimos años, la demanda de vehículos totalmente eléctricos, especialmente en el mercado de los Estados Unidos, ha sido impulsada por incentivos gubernamentales a través de subsidios, grupos de presión e impuestos. [138] En particular, las ventas estadounidenses del Nissan Leaf han dependido de generosos incentivos y un trato especial en el estado de Georgia , el mercado de Leaf con mayores ventas. [139] Según una investigación de mercado internacional, el 60% de los encuestados cree que una autonomía de conducción de batería de menos de 160 km (99 mi) es inaceptable, aunque solo el 2% conduce más de esa distancia por día. [140] Entre los vehículos totalmente eléctricos actuales populares, solo el Tesla (con la versión más cara del Model S que ofrece una autonomía de 265 millas (426 km) en la prueba de 5 ciclos de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. ) supera significativamente este umbral. En 2021, para el año modelo 2022, el Nissan Leaf tiene una autonomía calificada por la EPA de 212 millas (341 km) para el modelo de 60 kWh.
Autonomía totalmente eléctrica , en millas, de varios modelos híbridos enchufables populares del año 2013, según se observó en las pruebas realizadas por la revista Popular Mechanics . Ofrecer una mayor autonomía totalmente eléctrica aumenta los costos y conlleva concesiones, por lo que diferentes autonomías totalmente eléctricas pueden satisfacer las necesidades de diferentes clientes.
Los híbridos enchufables ofrecen la autonomía extendida y el potencial de reabastecimiento de combustible de los híbridos convencionales, al tiempo que permiten a los conductores utilizar la energía eléctrica de la batería durante al menos una parte significativa de su conducción diaria típica. El viaje promedio hacia o desde el trabajo en los Estados Unidos en 2009 fue de 11,8 millas (19,0 km), [141] mientras que la distancia promedio recorrida al trabajo en Inglaterra y Gales en 2011 fue ligeramente menor, de 9,3 millas (15 km). [142] Dado que construir un PHEV con una autonomía totalmente eléctrica más larga agrega peso y costo, y reduce el espacio de carga y/o pasajeros, no existe una autonomía totalmente eléctrica específica que sea óptima. El gráfico adjunto muestra la autonomía totalmente eléctrica observada, en millas, para cuatro híbridos enchufables populares en el mercado estadounidense, según lo probado por la revista Popular Mechanics . [143]
Un parámetro de diseño clave del Chevrolet Volt fue un objetivo de 40 millas (64 km) para la autonomía totalmente eléctrica, seleccionado para mantener el tamaño de la batería pequeño y reducir los costos, y principalmente porque la investigación mostró que el 78% de los viajeros diarios en los EE. UU. viajan 40 millas (64 km) o menos. Este rango objetivo permitiría que la mayoría de los viajes se realicen con conducción eléctrica y se asumió que la carga se realizará en casa durante la noche. Este requisito se tradujo en el uso de un paquete de baterías de iones de litio con una capacidad de almacenamiento de energía de 16 kWh considerando que la batería se usaría hasta que el estado de carga (SOC) de la batería alcanzara el 30%. [144] [145]
En octubre de 2014, General Motors informó, basándose en datos recopilados a través de su sistema telemático OnStar desde que comenzaron las entregas del Volt, y con más de mil millones de millas (1.6 mil millones de kilómetros) recorridas, que los propietarios del Volt conducen aproximadamente el 62,5% de sus viajes en modo totalmente eléctrico . [146] En mayo de 2016, Ford informó, basándose en datos recopilados de más de 610 millones de millas (976 millones de kilómetros) registrados por sus vehículos electrificados a través de su sistema telemático, que los conductores de estos vehículos recorren un promedio de 13.500 millas (21.700 kilómetros) al año en sus vehículos, y aproximadamente la mitad de esas millas funcionan en modo totalmente eléctrico. Un desglose de estas cifras muestra un viaje diario promedio de 42 millas (68 kilómetros) para los conductores híbridos enchufables Ford Energi. Ford señala que con la autonomía eléctrica mejorada del modelo del año modelo 2017, el usuario medio del Fusion Energi podría pasar todo el día sin utilizar gasolina, si el coche está completamente cargado tanto antes de salir al trabajo como antes de salir a casa. Según los datos de Ford, actualmente la mayoría de los clientes probablemente carguen sus vehículos solo en casa. [147]
La edición 2015 del informe anual de la EPA " Tecnología automotriz de servicio liviano, emisiones de dióxido de carbono y tendencias de economía de combustible " estima que los siguientes factores de utilidad para los híbridos enchufables del año modelo 2015 representan el porcentaje de millas que conducirá un conductor promedio usando electricidad, ya sea en modo eléctrico únicamente o en modo combinado: 83% para el BMW i3 REx , 66% para el Chevrolet Volt, 45% para los modelos Ford Energi , 43% para el McLaren P1 , 37% para el BMW i8 y 29% para el Toyota Prius PHV . [148] Un análisis de 2014 realizado por el Laboratorio Nacional de Idaho usando una muestra de 21.600 autos totalmente eléctricos e híbridos enchufables, encontró que los propietarios de Volt viajaban en promedio 9.112 millas en modo totalmente eléctrico (e-millas) por año, mientras que los propietarios de Leaf viajaban 9.697 e-millas por año, a pesar de la autonomía totalmente eléctrica más corta del Volt, aproximadamente la mitad de la del Leaf. [149]
Comparación con los híbridos no enchufables
Eficiencia de combustible y desplazamiento del petróleo
Los híbridos enchufables tienen el potencial de ser incluso más eficientes que los híbridos convencionales porque un uso más limitado del motor de combustión interna del PHEV puede permitir que el motor se utilice más cerca de su máxima eficiencia. Mientras que un Toyota Prius es probable que convierta el combustible en energía motriz en promedio con una eficiencia de alrededor del 30% (muy por debajo de la eficiencia máxima del motor del 38%), el motor de un PHEV-70 probablemente funcionaría mucho más a menudo cerca de su eficiencia máxima porque las baterías pueden satisfacer las modestas necesidades de energía en momentos en que el motor de combustión se vería obligado a funcionar muy por debajo de su eficiencia máxima. [120] La eficiencia real lograda depende de las pérdidas de generación de electricidad, inversión, carga/descarga de la batería, el controlador del motor y el motor mismo, la forma en que se utiliza un vehículo (su ciclo de trabajo ) y las oportunidades de recarga conectándose a la red eléctrica.
El consumo de combustible real de los PHEV depende de los modos de funcionamiento de su tren motriz, la autonomía totalmente eléctrica y la cantidad de conducción entre cargas. Si no se utiliza gasolina, las millas por galón equivalentes de gasolina (MPG-e) dependen solo de la eficiencia del sistema eléctrico. El primer PHEV de producción en masa disponible en el mercado estadounidense, el Chevrolet Volt 2011 , con una autonomía totalmente eléctrica calificada por la EPA de 35 mi (56 km) y una autonomía extendida adicional solo con gasolina de 344 mi (554 km), tiene una economía de combustible combinada de ciudad/carretera de la EPA de 93 MPG-e en modo totalmente eléctrico y 37 mpg ‑US (6,4 L/100 km; 44 mpg ‑imp ) en modo solo gasolina, para una calificación general de economía de combustible combinada de gas y electricidad de 60 mpg ‑US (3,9 L/100 km; 72 mpg ‑imp ) equivalente (MPG-e). [152] [153] La EPA también incluyó en la etiqueta de economía de combustible del Volt una tabla que muestra la economía de combustible y la electricidad consumida para cinco escenarios diferentes: 30, 45, 60 y 75 mi (121 km) conducidos entre una carga completa y un escenario de nunca carga. [153] Según esta tabla, la economía de combustible sube a 168 mpg ‑US (1,40 L/100 km; 202 mpg ‑imp ) equivalente (MPG-e) con 45 mi (72 km) conducidos entre cargas completas. [152]
Para la etiqueta de economía de combustible y medio ambiente más completa que será obligatoria en los EE. UU. a partir del año modelo 2013, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) y la Agencia de Protección Ambiental (EPA) emitieron dos etiquetas de economía de combustible separadas para híbridos enchufables debido a su complejidad de diseño, ya que los PHEV pueden operar en dos o tres modos operativos: totalmente eléctrico, combinado y solo gasolina. [154] [155] Una etiqueta es para vehículos híbridos en serie o eléctricos de rango extendido (como el Chevy Volt), con modos totalmente eléctricos y solo gasolina; y una segunda etiqueta para modo combinado o híbrido serie-paralelo , que incluye una combinación de operación tanto de gasolina como eléctrica enchufable; y solo gasolina, como un vehículo híbrido convencional. [154] [155]
En 1999, la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) desarrolló su práctica recomendada para probar e informar sobre el ahorro de combustible de los vehículos híbridos e incluyó un texto para abordar los PHEV. Un comité de la SAE está trabajando actualmente para revisar los procedimientos para probar e informar sobre el ahorro de combustible de los PHEV. [156] El Fondo Atmosférico de Toronto probó diez vehículos híbridos enchufables modernizados que alcanzaron un promedio de 5,8 litros por cada 100 kilómetros o 40,6 millas por galón durante seis meses en 2008, lo que se consideró por debajo del potencial de la tecnología. [157]
En pruebas reales con conductores normales, algunas conversiones de Prius PHEV pueden no lograr una economía de combustible mucho mejor que los HEV. Por ejemplo, una flota de Prius enchufables, cada uno con una autonomía totalmente eléctrica de 30 millas (48 km), promedió solo 51 mpg ‑US (4,6 L/100 km; 61 mpg ‑imp ) en una prueba de 17.000 millas (27.000 km) en Seattle, [158] y resultados similares con el mismo tipo de modelos de batería de conversión en la iniciativa RechargeIT de Google . Además, el paquete de batería adicional cuesta entre 10.000 y 11.000 dólares estadounidenses . [159] [160]
Costos operativos
Un estudio publicado en 2014 por investigadores de la Universidad Lamar , la Universidad Estatal de Iowa y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge comparó los costos operativos de los PHEV de varios rangos eléctricos (10, 20, 30 y 40 millas) con vehículos de gasolina convencionales y vehículos híbridos-eléctricos (HEV) no enchufables para diferentes períodos de recuperación, considerando diferentes niveles de implementación de infraestructura de carga y precios de la gasolina. El estudio concluyó que: [161]
Los PHEV ahorran alrededor de un 60% o un 40% en costos de energía, en comparación con los vehículos de gasolina convencionales y los HEV, respectivamente. Sin embargo, para los conductores con un importante recorrido diario en vehículo (DVMT), los vehículos híbridos pueden ser incluso una mejor opción que los híbridos enchufables con una autonomía de 40 millas (64 km), en particular cuando no hay infraestructura de carga pública.
El costo incremental de las baterías de los híbridos enchufables de batería grande es difícil de justificar en base a los ahorros incrementales en los costos operativos de los PHEV, a menos que se ofrezca un subsidio para los PHEV de batería grande.
Cuando el precio de la gasolina aumenta de 4 a 5 dólares el galón, aumenta significativamente el número de conductores que se benefician de una batería más grande. Si el precio de la gasolina es de 3 dólares , un híbrido enchufable con una autonomía de 16 km es la opción menos costosa, incluso si el costo de la batería es de 200 dólares por kWh.
Las desventajas de los PHEV incluyen el costo adicional, el peso y el tamaño de un paquete de baterías más grande . Según un estudio de 2010 del Consejo Nacional de Investigación , el costo de un paquete de baterías de iones de litio es de aproximadamente US$1.700 / kW·h de energía utilizable, y considerando que un PHEV-10 requiere aproximadamente 2,0 kW·h y un PHEV-40 aproximadamente 8 kW·h, el costo estimado del fabricante del paquete de baterías para un PHEV-10 es de alrededor de US$3.000 y sube a US$14.000 para un PHEV-40. [162] [163] Según el mismo estudio, aunque se espera que los costos disminuyan en un 35% para 2020, se espera que la penetración en el mercado sea lenta y, por lo tanto, no se espera que los PHEV afecten significativamente el consumo de petróleo o las emisiones de carbono antes de 2030, a menos que se produzca un avance fundamental en las tecnologías de baterías. [162] [163] [164]
Según el estudio de la NRC de 2010, aunque recorrer una milla con electricidad es más barato que recorrerla con gasolina, el ahorro de combustible durante la vida útil no es suficiente para compensar los altos costos iniciales de los vehículos enchufables, y pasarán décadas antes de que se alcance el punto de equilibrio. [164] Además, es probable que se requieran cientos de miles de millones de dólares en subsidios e incentivos gubernamentales para lograr una rápida penetración en el mercado de los vehículos enchufables en los EE. UU. [163] [164]
Un estudio de 2013 del Consejo Americano para una Economía Eficiente en el Uso de la Energía informó que los costos de las baterías bajaron de US$1.300 por kilovatio hora en 2007 a US$500 por kilovatio hora en 2012. El Departamento de Energía de los Estados Unidos ha establecido metas de costos para su investigación patrocinada sobre baterías de US$300 por kilovatio hora en 2015 y US$125 por kilovatio hora para 2022. Las reducciones de costos a través de avances en la tecnología de baterías y mayores volúmenes de producción permitirán que los vehículos eléctricos enchufables sean más competitivos con los vehículos convencionales con motor de combustión interna. [166]
Un estudio publicado en 2011 por el Centro Belfer de la Universidad de Harvard concluyó que el ahorro en los costes de gasolina de los PHEV a lo largo de su vida útil no compensa el aumento de su precio de compra. Este hallazgo se estimó comparando su valor actual neto de vida útil a los costes de compra y de explotación de 2010 para el mercado estadounidense, y suponiendo que no hubiera subvenciones gubernamentales . [167] [168] Según las estimaciones del estudio, un PHEV-40 es 5.377 dólares más caro que un motor de combustión interna convencional, mientras que un vehículo eléctrico a batería (BEV) es 4.819 dólares más caro. El estudio también examinó cómo cambiará este equilibrio en los próximos 10 a 20 años, suponiendo que los costes de las baterías disminuirán mientras aumentan los precios de la gasolina. En los escenarios futuros considerados, el estudio encontró que los BEV serán significativamente menos costosos que los automóviles convencionales ( US$1,155 a US$7,181 más baratos), mientras que los PHEV serán más caros que los BEV en casi todos los escenarios de comparación, y solo menos costosos que los automóviles convencionales en un escenario con costos de batería muy bajos y precios altos de la gasolina. Los BEV son más simples de construir y no usan combustible líquido, mientras que los PHEV tienen trenes de potencia más complicados y aún tienen motores a gasolina. [167]
Emisiones trasladadas a plantas eléctricas
Se espera que la contaminación aumente en algunas zonas con la adopción de los PHEV, pero la mayoría de ellas experimentará una disminución. [169] Un estudio de la ACEEE predice que el uso generalizado de los PHEV en zonas con una fuerte dependencia del carbón daría lugar a un aumento de las emisiones netas locales de dióxido de azufre y mercurio , dados los niveles de emisiones de la mayoría de las plantas de carbón que actualmente suministran energía a la red. [170] Aunque las tecnologías de carbón limpio podrían crear plantas de energía que suministren energía a la red a partir del carbón sin emitir cantidades significativas de dichos contaminantes, el mayor coste de la aplicación de estas tecnologías puede aumentar el precio de la electricidad generada a partir del carbón. El efecto neto sobre la contaminación depende de la fuente de combustible de la red eléctrica (fósil o renovable, por ejemplo) y del perfil de contaminación de las propias plantas de energía. Identificar, regular y mejorar una fuente de contaminación puntual única, como una planta de energía (o reemplazar una planta por completo), también puede ser más práctico. Desde una perspectiva de salud humana, trasladar la contaminación fuera de las grandes áreas urbanas puede considerarse una ventaja significativa. [171]
Según un estudio de 2009 de la Academia Nacional de Ciencias, "los vehículos eléctricos y los vehículos híbridos enchufables dependientes de la red eléctrica mostraron daños no climáticos algo mayores que muchas otras tecnologías". [172] La eficiencia de los híbridos enchufables también se ve afectada por la eficiencia general de la transmisión de energía eléctrica . Las pérdidas de transmisión y distribución en los EE. UU. se estimaron en un 7,2% en 1995 [173] y un 6,5% en 2007. [174] Según el análisis del ciclo de vida de las emisiones de contaminación del aire, los vehículos a gas natural son actualmente los que emiten menos [ cita requerida ] .
Estructura de tarifas escalonadas para facturas de electricidad
El consumo eléctrico adicional para recargar los vehículos enchufables podría empujar a muchos hogares en áreas que no tienen tarifas de horas valle a un nivel de precios más altos y anular los beneficios financieros. [175] Los clientes con esas tarifas podrían ver ahorros significativos si tuvieran cuidado con el momento en que se carga el vehículo, por ejemplo, utilizando un temporizador para restringir la carga a las horas de menor demanda. Por lo tanto, una comparación precisa del beneficio requiere que cada hogar evalúe su nivel actual de consumo eléctrico y las tarifas sopesadas contra el costo de la gasolina y el costo operativo real observado de la operación del vehículo en modo eléctrico.
Emisiones de gases de efecto invernadero
El efecto de los PHEV en las emisiones de gases de efecto invernadero es complejo. Los vehículos híbridos enchufables que funcionan en modo totalmente eléctrico no emiten contaminantes nocivos del tubo de escape desde la fuente de energía a bordo. El beneficio del aire limpio suele ser local porque, dependiendo de la fuente de electricidad utilizada para recargar las baterías, las emisiones de contaminantes del aire se desplazan a la ubicación de las plantas de generación. [176] De la misma manera, los PHEV no emiten gases de efecto invernadero desde la fuente de energía a bordo, pero desde el punto de vista de una evaluación del pozo a la rueda , el alcance del beneficio también depende del combustible y la tecnología utilizados para la generación de electricidad . Desde la perspectiva de un análisis del ciclo de vida completo , la electricidad utilizada para recargar las baterías debe generarse a partir de fuentes de emisión cero, como renovables (por ejemplo , energía eólica , energía solar o hidroelectricidad ) o energía nuclear para que los PEV tengan casi ninguna o cero emisiones del pozo a la rueda. [176] [177] Por otra parte, cuando los PEV se recargan a partir de plantas de carbón , generalmente producen ligeramente más emisiones de gases de efecto invernadero que los vehículos con motor de combustión interna . [176] En el caso del vehículo eléctrico híbrido enchufable, cuando funciona en modo híbrido con asistencia del motor de combustión interna, las emisiones de escape y de gases de efecto invernadero son menores en comparación con los automóviles convencionales debido a su mayor economía de combustible . [177]
Evaluaciones de emisiones y energía durante el ciclo de vida
Argonne
En 2009, los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne adaptaron su modelo GREET para realizar un análisis completo de pozo a rueda (WTW) del uso de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de los vehículos eléctricos híbridos enchufables para varios escenarios, considerando diferentes combustibles a bordo y diferentes fuentes de generación de electricidad para recargar las baterías del vehículo. Se seleccionaron tres regiones de EE. UU. para el análisis, California , Nueva York e Illinois , ya que estas regiones incluyen áreas metropolitanas importantes con variaciones significativas en sus mezclas de generación de energía. Los resultados del análisis de ciclo completo también se informaron para la mezcla de generación de EE. UU. y la electricidad renovable para examinar los casos de mezclas promedio y limpias, respectivamente [178]. Este estudio de 2009 mostró una amplia dispersión del uso de petróleo y las emisiones de GEI entre las diferentes tecnologías de producción de combustible y mezclas de generación de red. La siguiente tabla resume los principales resultados: [178]
El estudio de Argonne concluyó que los PHEV ofrecían reducciones en el uso de energía derivada del petróleo en comparación con los vehículos eléctricos híbridos convencionales. Se lograron mayores ahorros de energía derivada del petróleo y también mayores reducciones de emisiones de GEI a medida que aumentaba la autonomía totalmente eléctrica, excepto cuando la electricidad utilizada para recargar estaba dominada por la generación de energía a partir de carbón o petróleo. Como se esperaba, la electricidad proveniente de fuentes renovables logró las mayores reducciones en el uso de energía derivada del petróleo y las emisiones de GEI para todos los PHEV a medida que aumentaba la autonomía totalmente eléctrica. El estudio también concluyó que los vehículos enchufables que emplean combustibles basados en biomasa (biomasa-E85 e hidrógeno) pueden no lograr beneficios en las emisiones de GEI en comparación con los híbridos convencionales si la generación de energía está dominada por fuentes fósiles. [178]
Cresta de roble
Un estudio de 2008 realizado por investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge analizó el uso de petróleo y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de los híbridos enchufables en relación con los vehículos eléctricos híbridos en varios escenarios para los años 2020 y 2030. [181] El estudio consideró la combinación de fuentes de energía para 13 regiones de EE. UU. que se utilizarían durante la recarga de vehículos, generalmente una combinación de carbón, gas natural y energía nuclear, y en menor medida energía renovable. [181] [182] Un estudio de 2010 realizado en el Laboratorio Nacional de Argonne llegó a conclusiones similares, concluyendo que los PHEV reducirán el consumo de petróleo, pero podrían producir emisiones de gases de efecto invernadero muy diferentes para cada región dependiendo de la combinación energética utilizada para generar la electricidad para recargar los híbridos enchufables. [183] [184]
Agencia de Protección Ambiental
En octubre de 2014, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos publicó la edición 2014 de su informe anual Light-Duty Automotive Technology, Carbon Dioxide Emissions, and Fuel Economy Trends . Por primera vez, el informe presenta un análisis del impacto de los vehículos de combustible alternativo , con énfasis en los vehículos eléctricos enchufables porque a medida que su participación de mercado se acerca al 1%, los PEV comenzaron a tener un impacto medible en la economía de combustible de los vehículos nuevos y las emisiones de CO 2 en general en Estados Unidos . [185] [186]
El informe de la EPA incluyó el análisis de 12 automóviles de pasajeros totalmente eléctricos y 10 híbridos enchufables disponibles en el mercado como modelo del año 2014. Para efectos de una estimación precisa de las emisiones, el análisis tomó en consideración las diferencias en el funcionamiento entre aquellos PHEV como el Chevrolet Volt que pueden operar en modo totalmente eléctrico sin usar gasolina, y aquellos que operan en un modo mixto como el Toyota Prius PHV , que utiliza tanto la energía almacenada en la batería como la energía del tanque de gasolina para propulsar el vehículo, pero que puede ofrecer una conducción totalmente eléctrica sustancial en modo mixto. Además, dado que la autonomía totalmente eléctrica de los híbridos enchufables depende del tamaño del paquete de baterías, el análisis introdujo un factor de utilidad como una proyección, en promedio, del porcentaje de millas que se conducirán utilizando electricidad (en modo solo eléctrico y mixto) por un conductor promedio. La siguiente tabla muestra el consumo de combustible total de vehículos eléctricos e híbridos expresado en términos de millas por galón equivalente de gasolina (mpg-e) y el factor de utilidad para los diez vehículos híbridos enchufables del año modelo 2014 disponibles en el mercado estadounidense. El estudio utilizó el factor de utilidad (ya que en el modo EV puro no hay emisiones de escape) y la mejor estimación de la EPA de las emisiones de CO2 del tubo de escape producidas por estos vehículos en el funcionamiento en ciudad y carretera en el mundo real con base en la metodología de la etiqueta de 5 ciclos de la EPA, utilizando una conducción ponderada de 55 % en ciudad/45 % en carretera. Los resultados se muestran en la siguiente tabla. [185]
Además, la EPA tuvo en cuenta las emisiones de CO2 ascendentes asociadas con la producción y distribución de electricidad necesaria para cargar los PHEV. Dado que la producción de electricidad en los Estados Unidos varía significativamente de una región a otra, la EPA consideró tres escenarios/rangos con el extremo inferior del rango correspondiente al factor de emisiones de la planta de energía de California, el medio del rango representado por el factor de emisiones de la planta de energía promedio nacional y el extremo superior del rango correspondiente al factor de emisiones de la planta de energía para las Montañas Rocosas. La EPA estima que los factores de emisión de GEI de electricidad para varias regiones del país varían de 346 g de CO2 / kW-h en California a 986 g de CO2 / kW-h en las Montañas Rocosas, con un promedio nacional de 648 g de CO2 / kW-h. [185] La siguiente tabla muestra las emisiones del tubo de escape y las emisiones combinadas del tubo de escape y ascendentes para cada uno de los 10 PHEV MY 2014 disponibles en el mercado estadounidense.
Oficina Nacional de Investigación Económica
La mayoría de los análisis de emisiones utilizan tasas de emisiones promedio en todas las regiones en lugar de la generación marginal en diferentes momentos del día. El primer enfoque no tiene en cuenta la combinación de generación dentro de los mercados de electricidad interconectados y los perfiles de carga cambiantes a lo largo del día. [188] [189] Un análisis realizado por tres economistas afiliados a la Oficina Nacional de Investigación Económica (NBER), publicado en noviembre de 2014, desarrolló una metodología para estimar las emisiones marginales de la demanda de electricidad que varían según la ubicación y la hora del día en los Estados Unidos. El estudio utilizó datos de emisiones y consumo de 2007 a 2009, y utilizó las especificaciones del Chevrolet Volt (autonomía totalmente eléctrica de 35 mi (56 km)). El análisis encontró que las tasas de emisiones marginales son más de tres veces mayores en el Alto Medio Oeste en comparación con el Oeste de EE. UU. , y dentro de las regiones, las tasas para algunas horas del día son más del doble que para otras. [189] Aplicando los resultados del análisis marginal a los vehículos eléctricos enchufables, los investigadores del NBER encontraron que las emisiones de los PEV de carga varían según la región y las horas del día. En algunas regiones, como el oeste de Estados Unidos y Texas, las emisiones de CO2 por milla de los vehículos eléctricos de potencia son menores que las de un automóvil híbrido. En otras regiones, como el Alto Medio Oeste, la carga durante las horas recomendadas de medianoche a las 4 a. m. implica que los vehículos eléctricos de potencia generan más emisiones por milla que el automóvil promedio que circula actualmente. Los resultados muestran una tensión fundamental entre la gestión de la carga eléctrica y los objetivos ambientales, ya que las horas en las que la electricidad es menos costosa de producir tienden a ser las horas con mayores emisiones. Esto ocurre porque las unidades de carbón, que tienen tasas de emisiones más altas, se utilizan con mayor frecuencia para satisfacer la demanda de electricidad de nivel básico y fuera de las horas pico, mientras que las unidades de gas natural, que tienen tasas de emisiones relativamente bajas, a menudo se ponen en funcionamiento para satisfacer la demanda máxima. Este patrón de cambio de combustible explica por qué las tasas de emisiones tienden a ser más altas por la noche y más bajas durante los períodos de demanda máxima en la mañana y la tarde. [189]
Producción y ventas
Modelos de producción
El Chevrolet Volt fue el híbrido enchufable más vendido del mundo hasta septiembre de 2018. [6]
Desde 2008, los híbridos enchufables han estado disponibles comercialmente tanto de fabricantes especializados como de productores convencionales de vehículos con motor de combustión interna. El F3DM , lanzado en China en diciembre de 2008, fue el primer híbrido enchufable de producción vendido en el mundo. [60] [61] [62] El Chevrolet Volt , lanzado en los EE. UU. en diciembre de 2010, fue el primer híbrido enchufable de producción en masa de un importante fabricante de automóviles. [10]
Ventas y principales mercados
A finales de 2017, había 1,2 millones de coches híbridos enchufables en las carreteras del mundo. [190] El stock de híbridos enchufables aumentó a 1,8 millones en 2018, de un stock mundial de aproximadamente 5,1 millones de coches de pasajeros eléctricos enchufables . [191] [190] En diciembre de 2017 [update], Estados Unidos se situaba como el mercado de coches híbridos enchufables más grande del mundo con un stock de 360.510 unidades, seguido de China con 276.580 vehículos, Japón con 100.860 unidades, los Países Bajos con 98.220 y el Reino Unido con 88.660. [190]
Las ventas mundiales de híbridos enchufables crecieron de más de 300 unidades en 2010 a casi 9000 en 2011, aumentaron a más de 60 000 en 2012 y alcanzaron casi 222 000 en 2015. [94] En diciembre de 2015 [update], Estados Unidos era el mercado de automóviles híbridos enchufables más grande del mundo con un stock de 193 770 unidades. [94] En 2016 se vendieron alrededor de 279.000 vehículos híbridos enchufables de servicio ligero, [192] lo que elevó el stock mundial a casi 800.000 vehículos eléctricos híbridos enchufables legales para circular en carretera a finales de 2016. [193] [194] En 2017 se vendieron un total de 398.210 vehículos híbridos enchufables, siendo China el país con mayores ventas con 111.000 unidades, y el stock mundial de híbridos enchufables superó el hito de un millón de unidades a finales de 2017. [190]
Evolución de la ratio entre las ventas mundiales de vehículos eléctricos (BEV) y vehículos híbridos enchufables (PHEV) entre 2011 y 2023 [191] [195] [196] [197]
Las ventas mundiales de vehículos eléctricos enchufables han ido cambiando desde hace varios años hacia los coches de batería totalmente eléctricos. La proporción mundial entre vehículos totalmente eléctricos (BEV) e híbridos enchufables (PHEV) pasó de 56:44 en 2012 a 60:40 en 2015, a 66:34 en 2017 y aumentó a 69:31 en 2018. [191] [195]
Por país
Los Países Bajos, Suecia, el Reino Unido y los Estados Unidos tienen las mayores cuotas de ventas de híbridos enchufables como porcentaje de las ventas totales de vehículos de pasajeros eléctricos enchufables. Los Países Bajos tienen la mayor cuota de híbridos enchufables del mundo entre su parque de vehículos de pasajeros eléctricos enchufables, con 86.162 híbridos enchufables registrados a finales de octubre de 2016, de un total de 99.945 coches y furgonetas eléctricos enchufables, lo que representa el 86,2% del parque de vehículos eléctricos enchufables de servicio ligero del país. [198]
Suecia ocupa el siguiente puesto con 16.978 coches híbridos enchufables vendidos entre 2011 y agosto de 2016, lo que representa el 71,7% del total de matriculaciones de ventas de coches eléctricos enchufables. [199] [200] [201] [202] [203] Las matriculaciones de híbridos enchufables en el Reino Unido entre agosto de 2016 totalizaron 45.130 unidades, lo que representa el 61,6% del total de matriculaciones de coches enchufables desde 2011. [204] En Estados Unidos, los híbridos enchufables representan el 47,2% de los 506.450 coches eléctricos enchufables vendidos entre 2008 y agosto de 2016. [205]
En noviembre de 2013, los Países Bajos se convirtieron en el primer país donde un híbrido enchufable encabezó el ranking mensual de ventas de autos nuevos. Durante noviembre, las ventas fueron lideradas por el Mitsubishi Outlander PHEV con 2736 unidades, capturando una participación de mercado del 6,8% de los autos de pasajeros nuevos vendidos ese mes. [206] Nuevamente en diciembre de 2013, el Outlander PHEV se clasificó como el auto nuevo más vendido en el país con 4976 unidades, lo que representa una participación de mercado del 12,6% de las ventas de autos nuevos. [207] [208] Estas ventas récord permitieron a los Países Bajos convertirse en el segundo país, después de Noruega, donde los autos eléctricos enchufables encabezaron el ranking mensual de ventas de autos nuevos. [206] [209] A diciembre de 2013 [update], los Países Bajos fueron el país con la mayor concentración de mercado de híbridos enchufables, con 1,45 vehículos registrados por cada 1000 personas. [210]
La siguiente tabla presenta los países con mayor participación de mercado del segmento híbrido enchufable en las ventas totales de automóviles nuevos en 2013:
Por modelo
Según JATO Dynamics , en diciembre de 2018 el Mitsubishi Outlander PHEV fue el híbrido enchufable más vendido de todos los tiempos en el mundo. [4] Desde su inicio, se han vendido 290.000 unidades en todo el mundo hasta septiembre de 2021. [5] Europa es el mercado líder del Outlander P-HEV con 126.617 unidades vendidas hasta enero de 2019, [212] seguido de Japón con 42.451 unidades hasta marzo de 2018. [213] Las ventas europeas están lideradas por el Reino Unido con 50.000 unidades hasta abril de 2020, [214] seguido de los Países Bajos con 25.489 unidades y Noruega con 14.196, ambas hasta marzo de 2018. [213]
Las ventas globales combinadas del Chevrolet Volt y sus variantes totalizaron alrededor de 186.000 unidades a fines de 2018, [215] [216] [ 217] [218] [219] incluyendo alrededor de 10.000 Opel/Vauxhall Amperas vendidos en Europa hasta junio de 2016, [220] y más de 4.300 Buick Velite 5 vendidos solo en China ( Volt de segunda generación rebautizado ) hasta diciembre de 2018. [219] Las ventas de Volt están lideradas por Estados Unidos con 152.144 unidades entregadas hasta diciembre de 2018, [215] seguido de Canadá con 17.311 unidades hasta noviembre de 2018. [217] [218] Hasta septiembre de 2018, el Chevrolet Volt fue el híbrido enchufable más vendido del mundo. [6]
En tercer lugar se encuentra el Toyota Prius Plug-in Hybrid ( Toyota Prius Prime ) con aproximadamente 174.600 unidades vendidas en todo el mundo de ambas generaciones hasta diciembre de 2018. [191] [221] Estados Unidos es el mercado líder con más de 93.000 unidades entregadas hasta diciembre de 2018. [215] Japón ocupa el siguiente lugar con aproximadamente 61.200 unidades hasta diciembre de 2018, [222] [221] seguido de Europa con casi 14.800 unidades hasta junio de 2018. [221] [223]
La siguiente tabla presenta los modelos híbridos enchufables con ventas globales acumuladas de alrededor o más de 100.000 unidades desde la introducción del primer automóvil híbrido enchufable de producción moderno, el BYD F3DM , en 2008 hasta diciembre de 2020:
Apoyo gubernamental y despliegue público
Subvenciones e incentivos económicos
Varios países han establecido subvenciones y créditos fiscales para la compra de nuevos vehículos eléctricos enchufables (PEV), incluidos los vehículos eléctricos híbridos enchufables, y normalmente el incentivo económico depende del tamaño de la batería. Estados Unidos ofrece un crédito fiscal federal sobre la renta de hasta 7.500 dólares estadounidenses [ 231] y varios estados tienen incentivos adicionales [232] . El Reino Unido ofrece una subvención para vehículos enchufables de hasta un máximo de 5.000 libras esterlinas ( 7.600 dólares estadounidenses ). [233] [234] En abril de 2011, 15 de los 27 estados miembros de la Unión Europea ofrecen incentivos fiscales para vehículos eléctricos recargables, lo que incluye a todos los países de Europa occidental más la República Checa y Rumanía . Además, 17 países imponen impuestos relacionados con el dióxido de carbono a los automóviles de pasajeros como desincentivo. Los incentivos consisten en reducciones y exenciones fiscales, así como en pagos de bonificaciones para los compradores de vehículos totalmente eléctricos e híbridos enchufables, vehículos híbridos y algunos vehículos de combustible alternativo [235] [236]
La Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense de 2009 [240] modifica los créditos fiscales, incluyendo uno nuevo para los kits de conversión a vehículos eléctricos enchufables y para vehículos de 2 o 3 ruedas. [241] El total final incluido en la Ley que se destinará a los PHEV es de más de 6 mil millones de dólares. [242]
En marzo de 2009, como parte de la Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense, el Departamento de Energía de Estados Unidos anunció la publicación de dos convocatorias competitivas para obtener hasta 2.000 millones de dólares en fondos federales para contratos de costos compartidos adjudicados mediante concurso para la fabricación de baterías avanzadas y componentes de propulsión relacionados, así como hasta 400 millones de dólares para proyectos de demostración e implementación de electrificación del transporte . Este anuncio también ayudará a cumplir el objetivo del presidente Barack Obama de poner en circulación un millón de vehículos híbridos enchufables para 2015. [243]
El Departamento de Energía de los Estados Unidos (USDOE) anunció la selección de Navistar Corporation para un premio de costos compartidos de hasta $10 millones para desarrollar, probar e implementar autobuses escolares híbridos eléctricos enchufables (PHEV). [245]
El DOE y Suecia firmaron un memorando de entendimiento para avanzar en la integración del mercado de vehículos híbridos enchufables [246]
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