Avanzando con los vehículos comerciales eléctricos

Por el Dr. Walter Rentzsch, Giovanni Schelfi y el Dr. Wilfried Aulbur

La necesidad de combatir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) es real, al igual que la de limitar el impacto negativo del aumento de las temperaturas en nuestro planeta y nuestras economías. El sector del transporte contribuye con el 29 % a las emisiones de GEI en Estados Unidos. Los vehículos medianos y pesados representan el 23 % del sector del transporte, y los participantes de la industria de vehículos comerciales comprenden que deben ser parte de la solución para impulsar la descarbonización de su sector.

(Foto: Chad Elmore)

El progreso en la tecnología de vehículos eléctricos ha sido constante, con la disminución de los precios de las baterías, la llegada al mercado de más plataformas diseñadas específicamente para este fin y una mejora en el rendimiento general de los vehículos en términos de autonomía. Estos avances se han producido en un plazo relativamente corto. Si bien el desarrollo del motor diésel se remonta a unos 130 años, el enfoque de la industria en las baterías y los vehículos eléctricos a gran escala data de hace menos de 10 años.

Sin embargo, a medida que se aclara el camino a seguir para los vehículos en la industria de vehículos comerciales, surgen desafíos de segundo y tercer orden.

Los precios de compra siguen siendo prohibitivamente altos en comparación con los vehículos diésel, lo que afecta negativamente a los casos de uso con un coste total de propiedad positivo. Las restricciones operativas limitan el número de rutas en las que se pueden desplegar vehículos actualmente o requieren más vehículos eléctricos que diésel para transportar cargas del punto A al B. Los tiempos de carga también siguen siendo largos, lo que reduce la productividad de los activos y pone en entredicho los modelos actuales de compensación a los conductores.

Adaptación de estrategias operativas

Los modelos operativos de flotas deben adaptarse y se requieren nuevas capacidades. Las limitaciones de infraestructura, como la disponibilidad de plazas de aparcamiento, limitan las opciones de electrificación. Las necesidades financieras, tanto de vehículos como de infraestructura, son considerables y sobrecargan el balance de las flotas, especialmente de aquellas con menos vehículos. Trabajar con las empresas de servicios públicos es complicado y los plazos de instalación de infraestructura superan con creces los plazos habituales del sector para la compra de activos.

Estos desafíos, sumados al debate crítico actual sobre los vehículos eléctricos, generan una mayor percepción de riesgo tecnológico a medida que las flotas consideran la transición del diésel a la propulsión eléctrica. En cierto sentido, muchas flotas se sienten atrapadas entre la espada y la pared, con tecnologías y modelos de negocio aún en desarrollo por un lado, y la presión regulatoria y de la opinión pública por el otro.

En particular, el foco de las discusiones sobre flotas se ha desplazado (o al menos ha disminuido) desde la disponibilidad de vehículos y se ha movido hacia la disponibilidad de infraestructura y de la red eléctrica.

Para comprender mejor esta situación y, con suerte, obtener algunas implicaciones y conocimientos relevantes, decidimos modelar el caso de construcción del 100% para la electrificación de la flota de vehículos comerciales de Clase 3 a Clase 8 de los EE. UU.

El objetivo de nuestro estudio fue determinar la inversión total necesaria para desarrollar la infraestructura de carga vehicular, la infraestructura de la red de distribución eléctrica y la infraestructura de generación y transmisión de electricidad necesaria para impulsar la penetración total de vehículos eléctricos de batería (VEB) en la flota de vehículos comerciales medianos y pesados. Cabe aclarar que este análisis no es una proyección de escenarios sobre el progreso de la penetración de los VEB a lo largo del tiempo, sino un intento de determinar el esfuerzo de inversión necesario para la transición de combustibles a electrones, basándose en supuestos razonablemente conservadores.

Tres ubicaciones de carga

Nuestro modelo distingue entre tres tipos fundamentales de ubicaciones de carga: carga en el sitio, carga local en ruta y carga en ruta en carretera para vehículos de larga distancia.

La carga in situ abarca cargadores privados en ubicaciones propias de la flota, así como centros de carga compartidos con disponibilidad específica para clientes de flotas. La carga local en ruta es relevante para aplicaciones locales de alto kilometraje y proporciona acceso público a cargadores de carga rápida de corriente continua (DCFC), a diferencia de una combinación de cargadores de Nivel 2, Nivel 3 y, en casos limitados, DCFC para la carga in situ. La carga en ruta en carretera está cubierta por cargadores DCFC, así como por cargadores de Nivel 2/Nivel 3 para la carga nocturna de camiones estacionados.

Para la simulación de la red de carga local, utilizamos datos telemáticos de flotas de la Biblioteca Nacional de Energías Renovables (NREL) para identificar el funcionamiento diurno de los vehículos de Clase 3 a Clase 8 (excluyendo los de larga distancia). La distribución del kilometraje y el ciclo de trabajo determinaron la asignación de las necesidades de carga entre las estaciones de recarga nocturnas y las estaciones de recarga en ruta. Con base en esta información, determinamos la infraestructura de carga necesaria tanto en las estaciones de recarga como en ruta. Se obtuvieron curvas de carga promedio agregadas por clase de vehículo que, combinadas con la distribución regional de vehículos por clase de peso, nos permiten simular las instalaciones de cargadores y las curvas de carga a nivel de condado.

Para vehículos de larga distancia, analizamos la distribución actual de estaciones de servicio en las carreteras, determinamos el número de vehículos de larga distancia que necesitan recargar en cada ubicación según el volumen de tráfico de camiones específico de la ruta y diferenciamos entre las necesidades de recarga y las de carga nocturna. Esto, a su vez, impulsa las inversiones en infraestructura de carga en cada estación. Nuevamente, generamos una curva de carga promedio agregada que nos permitió simular las instalaciones de cargadores y las curvas de carga a nivel de condado.

El estudio de Roland Berger sugiere que la electrificación podría no ser la única opción para la descarbonización de las flotas de vehículos de carretera medianos y pesados. (Foto: Chad Elmore)

Y el precio es…

Suponiendo una autonomía útil de 402 km para camiones de Clase 6 a Clase 8 y cargadores DCFC de 500 kW para carga local en ruta y de 1 kW para carga en carretera, nuestro modelo mostró una necesidad de inversión de 620 000 millones de dólares estadounidenses en cargadores, infraestructura de emplazamientos y servicios públicos. La carga en emplazamientos mediante cargadores de Nivel 2 y 3 representa la mayor parte de las inversiones, con 500 000 millones de dólares estadounidenses. Las inversiones en carga en ruta se reparten casi a partes iguales entre cargadores locales de 500 kW y cargadores en carretera de 1 MW (69 000 millones y 57 000 millones de dólares estadounidenses, respectivamente).

El costo de la carga local se ve impulsado significativamente por los vehículos pesados que requieren carga de Nivel 3 o incluso DCFC en su estación de carga. Por vehículo, los vehículos pesados requieren una inversión en infraestructura de carga de US$145.000, frente a los US$54.000 de los vehículos medianos.

Además de estas inversiones, las empresas de servicios públicos deberán invertir alrededor de US$370 mil millones en mejoras de la red de distribución y nuevas construcciones, solo para atender la demanda de carga local de vehículos medianos y pesados. Los desafíos en este desarrollo de infraestructura se derivan de la necesidad de construirla anticipando la demanda del transporte por carretera para evitar cuellos de botella y retrasos, lo que requiere una planificación de la red más sofisticada, así como apoyo regulatorio, ambos limitados hasta la fecha. El ritmo general de las inversiones de las empresas de servicios públicos también se verá limitado por la necesidad de controlar los aumentos de tarifas y mantener la asequibilidad.

Se requieren inversiones adicionales en generación y transmisión, que según nuestro modelo ascienden a US$44 000 millones. Sin embargo, estas inversiones ya forman parte de los planes a largo plazo de los operadores del sistema eléctrico.

La inversión total cercana a un billón de dólares estadounidenses refleja la naturaleza transformadora y el importante desafío que supone la transición de la industria logística de vehículos con motor de combustión interna (MCI) a vehículos eléctricos de batería (VEB). Además de esta inversión, el aumento significativo en los precios de los VEB y las limitaciones operativas repercuten aún más en el coste total de propiedad de estos vehículos.

Una furgoneta Mercedes eléctrica en exhibición durante la Semana del Camión de Trabajo de 2024. (Foto: Chad Elmore)

Una serie de implicaciones

¿Qué significa esto para el ritmo de electrificación en la industria de vehículos comerciales?

Algunas implicaciones del estudio son las siguientes:

■ Es necesario optimizar continuamente la inversión. Por ejemplo, el estudio actual asume que los vehículos eléctricos de batería (VEB) operan de la misma manera que los camiones diésel. Esto debe modificarse para tener en cuenta las limitaciones de los VEB, por ejemplo, mediante una planificación optimizada de rutas y la gestión de la carga. Los fabricantes de equipos originales (OEM), las flotas, las empresas de servicios públicos y los organismos reguladores deben colaborar para identificar los casos de uso adecuados y facilitar la rápida implementación de la infraestructura necesaria. Una mejora del rendimiento técnico más rápida de lo previsto actualmente también tendría un efecto positivo en las necesidades de inversión.

■ La inversión debe ser gradual. La base para una implementación gradual de la electrificación en vehículos medianos y pesados debe ser la viabilidad financiera; es decir, centrémonos en los casos de uso que se acerquen más al TCO. En nuestra opinión, se trata de varios casos de uso de vehículos medianos y pesados a lo largo de corredores viales claramente identificables.

La electrificación podría no ser la única opción para la descarbonización. Aplicaciones o rutas específicas podrían ser más rentables con soluciones alternativas como el diésel renovable. Debemos centrarnos en soluciones rentables, independientemente de la tecnología.

■ Dado que la industria logística en EE. UU. genera ingresos anuales de aproximadamente 800 000 millones de dólares con ganancias de un solo dígito, es poco realista suponer que esta transformación pueda financiarse con el flujo de caja de los operadores de transporte. Si bien se prefiere la inversión de capital privado en el desarrollo de la infraestructura de carga, es probable que sea necesario el apoyo gubernamental mediante incentivos específicos y regulación hasta que las mejoras tecnológicas y del modelo de negocio impulsen ventajas generalizadas en el coste total de propiedad (TCO) de los vehículos eléctricos de batería (BEV) frente a los vehículos de combustión interna (ICE).

La industria de la logística estará a la altura de las expectativas en materia de transporte de mercancías y personas seguro, asequible y respetuoso con el medio ambiente.

Creemos que la electrificación es la tecnología más prometedora para su adopción generalizada en el momento de redactar este artículo. Dados algunos de los desafíos que conlleva una transformación industrial como la transición de vehículos de combustión interna a vehículos eléctricos de batería, la pregunta no es si se producirá, sino cuándo. Al formular expectativas y políticas, es fundamental tener en cuenta las preocupaciones de las flotas y otras partes interesadas para establecer objetivos y plazos ambiciosos pero realistas.

Sobre los autores: El Dr. Walter Rentzsch es director, el Dr. Wilfried G. Aulbur es socio principal y Giovanni Schelfi es socio de Roland Berger, una consultora de estrategia global que elabora periódicamente estudios sobre construcción, agricultura e industrias afines. Sus clientes son fabricantes de equipos móviles, así como proveedores de motores y generadores de energía.

Este artículo apareció originalmente en la edición de mayo de 2024 de Power Progress.