Vehículo de cero emisiones

Un vehículo de cero emisiones, o ZEV, es un vehículo que no emite gases de escape de la fuente de energía a bordo. Los contaminantes nocivos para la salud y el medio ambiente incluyen partículas (hollín), hidrocarburos, monóxido de carbono, ozono, plomo y varios óxidos de nitrógeno.Aunque las definiciones originales de la Junta de Recursos del Aire de California (CARB, por sus siglas en inglés) o de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) no son consideradas contaminantes de emisión, el uso común más reciente del término también incluye compuestos orgánicos volátiles, varios tóxicos del aire (en particular, el 1,3-butadieno). ), y contaminantes globales como el dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero.

Los ejemplos de vehículos de emisión cero incluyen vehículos impulsados ​​por músculos, como las bicicletas; bicicletas eléctricas; corredores de gravedad; vehículos eléctricos con batería, que pueden trasladar las emisiones al lugar donde se genera la electricidad (si la electricidad proviene de centrales eléctricas de carbón o de gas natural, a diferencia de las centrales hidroeléctricas, eólicas, solares o nucleares); y vehículos de pila de combustible propulsados ​​por hidrógeno. Por lo tanto, las emisiones del proceso de fabricación no se incluyen en esta definición, y se ha argumentado que las emisiones que se crean durante la fabricación son actualmente de un orden de magnitud comparable a la de las emisiones que se crean durante la vida útil de un vehículo. . Sin embargo, estos vehículos se encuentran en las primeras etapas de su desarrollo; Las emisiones de fabricación pueden disminuir por el desarrollo de la tecnología, la industria, el cambio hacia la producción en masa y el uso cada vez mayor de energía renovable en todas las cadenas de suministro.

Estructura vehicular
La clasificación se lleva a cabo de diferentes maneras según el tipo de sistema de accionamiento, la energía utilizada, el tipo de almacenamiento o las sustancias emitidas.

ZEV con sistema de accionamiento eléctrico
Coche eléctrico como batería Vehículo eléctrico con batería de tracción (Ejemplo: GM EV1)
Vehículos de pila de combustible con acumulador de presión (Mercedes-Benz F-Cell), almacenamiento de hidrógeno líquido (hidrógeno almacenado criogénicamente) o metanol de combustible líquido (Ej .: Honda FCX -Concept) [Nota. 1]
Vehículos con volante de inercia (ej .: gyrobus)

ZEV con sistema de accionamiento mecánico.
Vehículos con motor de combustión de hidrógeno, (ej .: BMW Hidrógeno) [Nota. 2]
Vehículos con turbina de gas hidrógeno [Nota. 2]
Vehículos con motor de expansión de gas (automóvil neumático).
vehículos de propulsión humana [Nota. 3]

Observaciones:

1. El agua no se considera un gas de escape dañino cuando se trata de emisiones a nivel del suelo.
2. Dado que estas unidades se basan en la respiración de aire, entre otras cosas, se expulsan los óxidos de nitrógeno. Por lo tanto, los vehículos no están libres de emisiones en el sentido más estricto, pero se clasifican como ZEV según la legislación de California.
3. Se emite dióxido de carbono, que se descarta de acuerdo con las pautas de ZEV. Además, estos vehículos no son vehículos motorizados porque no tienen una máquina de accionamiento técnico.

Tecnologia e industria

Emisiones de pozo a rueda
El término cero emisiones o ZEV, originalmente acuñado por la Junta de Recursos del Aire de California (CARB, por sus siglas en inglés), se refiere solo a las emisiones de los vehículos de motor provenientes de la fuente de energía a bordo. Por lo tanto, la definición de CARB solo tiene en cuenta los contaminantes emitidos en el punto de operación del vehículo, y los beneficios de aire limpio son generalmente locales porque, dependiendo de la fuente de electricidad utilizada para recargar las baterías, las emisiones de contaminantes del aire se desplazan a la ubicación del Plantas de generación eléctrica. En una perspectiva más amplia, la electricidad utilizada para recargar las baterías debe generarse a partir de fuentes renovables o limpias como la energía eólica, solar, hidroeléctrica o nuclear para que los ZEV tengan casi ninguna o ninguna emisión de pozo a rueda. En otras palabras, si los ZEV se recargan de la electricidad generada por las plantas de combustibles fósiles, no se pueden considerar como emisiones cero.

Sin embargo, la propagación de vehículos eléctricos puede ayudar al desarrollo de sistemas para cargar las baterías EV por exceso de electricidad que no se puede usar de otra manera. Por ejemplo, la demanda de electricidad es la más baja por las noches y el exceso de electricidad generada en este momento se puede utilizar para recargar las baterías de los EV. Vale la pena mencionar que las fuentes renovables, como las turbinas eólicas o las centrales nucleares, son menos controlables en términos de la cantidad de electricidad generada en comparación con las centrales eléctricas de combustibles fósiles; La mayoría de las fuentes de energía renovables se conocen como fuentes de energía intermitentes. Por lo tanto, el desarrollo de estos recursos conducirá a un exceso de energía que puede ser mejor aprovechado por el desarrollo de EV.Además, la mayoría de los vehículos eléctricos se benefician de los frenos regenerativos y otros sistemas de optimización que aumentan la eficiencia energética en estos vehículos.

Los Vehículos de Celdas de Combustible (FCV), pueden ayudar aún más en términos del desarrollo de fuentes de energía sostenibles porque estos autos usan hidrógeno como su combustible. El hidrógeno comprimido puede usarse como un elemento de almacenamiento de energía, mientras que la electricidad debe almacenarse en baterías. El hidrógeno puede ser producido por la electricidad a través de la electrólisis, y esta electricidad puede provenir de fuentes verdes. El hidrógeno se puede producir in situ, egexcess en el parque eólico cuando no se necesita la electricidad generada, o se puede conectar a la red para utilizar el exceso de electricidad de la red y producir electricidad, por ejemplo, en las estaciones de bombeo de hidrógeno. Como resultado, el desarrollo de FCV puede ser un gran paso hacia el desarrollo sostenible y la reducción de las emisiones de GEI en una perspectiva a largo plazo.

Otros países tienen una definición diferente de ZEV, como la inclusión más reciente de gases de efecto invernadero, ya que muchas normas europeas ahora regulan las emisiones de dióxido de carbono CO2. La función de CARB en la regulación de los gases de efecto invernadero comenzó en 2004 con base en la Ley Pavley de 2002 (AB 1493), pero fue bloqueada por demandas y por la EPA en 2007, al rechazar la exención requerida. Las responsabilidades adicionales fueron otorgadas a CARB por la Ley de Soluciones al Calentamiento Global de California (AB 32), que incluye el mandato de establecer estándares de combustibles bajos en carbono.

Como resultado de una investigación sobre publicidad falsa con respecto a reclamos de “emisiones cero”, la Autoridad de Normas de Publicidad (ASA) en el Reino Unido dictaminó en marzo de 2010 prohibir un anuncio de Renault en el Reino Unido sobre sus “vehículos con cero emisiones” porque se rompió el anuncio. CAP (Broadcast) TV Code rules 5.1.1, 5.1.2 (Publicidad engañosa) y 5.2.1 (Publicidad engañosa – Evidencia) y 5.2.6 (Publicidad engañosa – Reclamaciones ambientales).

Los gases de efecto invernadero y otras emisiones de contaminantes son generados por los procesos de fabricación de vehículos. Las emisiones de la fabricación son muchos factores mayores que las emisiones de los tubos de escape, incluso en los vehículos con motor de gasolina. La mayoría de los informes sobre el impacto de ZEV en el clima no tienen en cuenta estas emisiones de fabricación, aunque a lo largo de la vida útil del automóvil, las emisiones de la fabricación son relativamente pequeñas.

Teniendo en cuenta la combinación actual de energía de EE. UU., Un ZEV produciría una reducción del 30% en las emisiones de dióxido de carbono. Dadas las combinaciones de energía actuales en otros países, se predijo que dichas emisiones disminuirían en un 40% en el Reino Unido y en un 19% en China.

Tipos de vehículos de cero emisiones.
Además de los vehículos que funcionan con animales y los humanos, los vehículos con batería eléctrica (que incluyen automóviles, aviones y barcos) tampoco emiten ninguno de los contaminantes mencionados anteriormente, ni ningún gas de CO2 durante el uso. Esta es una cualidad particularmente importante en áreas densamente pobladas, donde la salud de los residentes puede verse gravemente afectada. Sin embargo, la producción de los combustibles que alimentan los ZEV, como la producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles, puede producir más emisiones por milla que las emisiones producidas por un vehículo convencional alimentado con combustibles fósiles. Es necesaria una evaluación del ciclo de vida del pozo a la rueda para comprender las implicaciones de las emisiones asociadas con la operación de un ZEV.

Otras tecnologías de vehículos de emisión cero incluyen híbridos enchufables (p. Ej., ICE / batería eléctrica) cuando está en modo eléctrico, algunos híbridos enchufables tanto en modo de recarga como eléctrico (p. Ej. Pila de combustible / batería eléctrica, motor de aire comprimido / batería eléctrica), líquido Vehículos de nitrógeno, vehículos de hidrógeno (que utilizan celdas de combustible o motores de combustión interna convertidos), y vehículos de aire comprimido que normalmente se recargan con compresores eléctricos lentos (domésticos) o rápidos (estaciones de carreteras), vehículos de almacenamiento de energía con volante de inercia, vehículos con energía solar y tribridas.

Los transportadores personales Segway son máquinas de dos ruedas, autobalanceadas, alimentadas por baterías, que son once veces más eficientes energéticamente que el automóvil estadounidense promedio. Al funcionar con dos baterías de iones de litio, el Segway PT produce cero emisiones durante el funcionamiento y utiliza una cantidad insignificante de electricidad mientras se carga a través de un tomacorriente de pared estándar.

Por último, especialmente para embarcaciones (aunque existen vehículos terrestres eólicos que operan con aerogeneradores (con aerogeneradores y cometas) y otras embarcaciones, velas regulares y especiales (como velas giratorias, velas de ala, velas turbo y velas que pueden propulsarla sin emisiones). , para buques más grandes (como petroleros, buques portacontenedores, …), también se utiliza la energía nuclear (aunque no es frecuente).

Bicicletas
A mediados del siglo XIX, la posesión de bicicletas se hizo común durante el auge de las bicicletas que precedió a la posesión masiva de automóviles. En la década de 1960, el Flying Pigeon se convirtió en el vehículo mecanizado más popular del planeta. Unos 210 millones de bicicletas eléctricas están en la carretera en China.

Incentivos
Subvenciones para el transporte público.
El transporte público japonés está siendo conducido en la dirección de cero emisiones debido a la creciente preocupación ambiental. Honda ha lanzado un bus conceptual que cuenta con máquinas de ejercicios en la parte trasera del vehículo para generar energía cinética utilizada para la propulsión.

Debido a la naturaleza de parada y arranque del ralentí en el transporte público, el frenado regenerativo puede ser una posibilidad para los sistemas de transporte público del futuro.

Subvenciones para el desarrollo de coches eléctricos.
En un intento por reducir las emisiones de carbono y la contaminación acústica en las ciudades sudafricanas, el Departamento de Ciencias de Sudáfrica y amp; La tecnología (DST), así como otras inversiones privadas, han puesto a disposición US $ 5 millones a través del Fondo de Innovación para el desarrollo de Joule. El Joule es un automóvil de cinco plazas, que se lanzará en 2014.

Programa de bajas emisiones
La Junta de Recursos del Aire de California (CARB) introdujo el Programa de Cero Emisiones en 1990, basado en la Ley de Aire Limpio de California de 1987. Aquí forma parte del programa de bajas emisiones, al que se hace referencia con la abreviatura LEV (vehículo de bajas emisiones en inglés o vehículo de bajas emisiones en alemán) y el número de versión de un solo dígito respectivo como índice. Esto existe ahora en su tercera versión como LEV 3 y es válido. Este programa marco ya ha establecido que, para 2018, la proporción de vehículos recién registrados que cumplan con los requisitos de ZEV debe ser del 18% del número total de vehículos recién registrados. En 1997, los siete grandes (los siete fabricantes de automóviles que venden la mayor cantidad de vehículos en California) desarrollaron y produjeron por primera vez un vehículo de cero emisiones. Sin embargo, la regulación originalmente estricta se revisó claramente a favor de los fabricantes de automóviles.Mientras tanto, no se han adoptado, estas disposiciones solo tienen validez en California, pero se han realizado a lo largo del tiempo por varios estados de los EE. UU. Y se utilizan en las solicitudes.

Todo el cuerpo de la legislación se aplica exclusivamente a ciertas emisiones contaminantes de los vehículos que se liberan al medio ambiente durante la operación (tanque a rueda): monóxido de carbono, hidrocarburos sin quemar NMOG y óxidos de nitrógeno NO x. Las emisiones de CO 2, que han ganado un nuevo valor en el curso de la discusión sobre el clima, así como una consideración del suministro de energía del pozo al tanque o de toda la cadena energética desde la generación de energía hasta la conversión en energía cinética (well to to -wheel), no se tienen en cuenta., También se ignora el balance holístico de contaminantes o la Evaluación del ciclo de vida.

Sin embargo, para el desempeño ambiental de un vehículo, no solo son relevantes las emisiones relacionadas con el vehículo en operación, sino también la carga de

Producción del vehículo.
Producción y preparación del combustible o la corriente eléctrica.
Mantenimiento del vehículo.
Eliminación del vehículo.
Emisiones relacionadas con la logística para la producción, distribución, mantenimiento y eliminación.

A diferencia de los estándares de emisión europeos, que requieren que todos los fabricantes de automóviles cumplan con un límite ajustado en una fecha determinada para todos los modelos nuevos, en los EE. UU. Y California se están introduciendo nuevos estándares con límites más estrictos de los llamados cambios de fase y de eliminación gradual introducidos en el antiguo estándar. Esta es una implementación de varios años que requiere que la nueva norma se incremente en un porcentaje anual de aumento de todos los modelos nuevos, mientras que la norma anterior se puede cumplir en un porcentaje anual de todos los modelos nuevos. Esto se aplica individualmente para cada fabricante, ya que la base para dicho porcentaje se aplica a toda la flota de vehículos del fabricante que se lanzó recientemente.

Este fue también el caso de la transición de LEV 1 a LEV 2. LEV 1 ya existía desde el año modelo (ya se ha lanzado un nuevo modelo en el período agosto-octubre del año anterior) en 1994 con el La correspondiente fase de validez. En el período 2004-2007, fue reemplazado por un LEV 2 en un incremento de 25%.

La transición de LEV 2 a la nueva regulación LEV 3 se lleva a cabo de nuevo como entrada o salida progresiva, pero esta vez en pasos del 20%. Ya comenzó en 2016 y finalizará en 2020. Sin embargo, al mismo tiempo, se aplica una reducción continua del valor medio de la flota para la suma de NMOG y NO x en el período extendido de 2015 a 2025, en el que se aplica el valor final de 30 mg por milla se especifica en última instancia.

Ambas transiciones se muestran en las siguientes tablas desglosadas por año.
Phase-In / Phase-Out LEV 1 / LEV 2

año modelo 2004 2005 2006 2007
LEV 1 75% 50% 25% 0%
LEV 2 25% 50% 75% 100%

Phase-In / Phase-Out LEV 2 / LEV 3

año modelo 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
LEV 2 100% 80% 60% 40% 20% 0% – permanece 0% –
LEV 3 0% 20% 40% 60% 80% 100% – se mantiene al 100% –
– reducción lineal del promedio de la flota para la suma NMOG + NO x –

Límites
Los valores límite enumerados en las siguientes dos tablas se refieren a un kilometraje de 50,000 millas. Para el kilometraje de 100,000 millas, que también se conoce comúnmente como “Vida útil”, los valores límite que se deben demostrar son cada uno ligeramente más altos.

Límites del Programa de Baja Emisión de California (LEV 1 )

clase de emisión CO g / milla NMOG g / milla NO x g / milla
TLEV – Vehículo Transitorio de Baja Emisión 3.4 0,125 0.4
LEV – Vehículo de baja emisión 3.4 0,075 0.2
ULEV – Vehículo de emisión ultra baja 1.7 0.04 0.2
ZEV – Vehículo de Cero Emisiones 0 0 0

Límites del Programa de Baja Emisión de California (LEV 2 )

clase de emisión CO g / milla NMOG g / milla NO x g / milla
TLEV – Vehículo Transitorio de Baja Emisión 3.4 0,125 0.4
LEV – Vehículo de baja emisión 3.4 0,075 0.2
ULEV – Vehículo de emisión ultra baja 1.7 0.04 0.2
ZEV – Vehículo de Cero Emisiones 0 0 0

clase de emisiónCO g / millaNMOG g / millaNO x g / millaLEV – Vehículo de baja emisión3.40,0750.05ULEV – Vehículo de emisión ultra baja1.70.040.05SULEV – Vehículo de emisiones súper ultra baja10.010.02ZEV – Vehículo de emisión cero000

CO = monóxido de carbono – NMOG = gas orgánico no metano (hidrocarburos excepto metano) – NO x = óxido nítrico

Validez
Los siguientes estados de EE. UU. Ya han adoptado las regulaciones de California LEV:

Arizona, mi 2011
Connecticut, MY 2008
Maine, MY 2009
Maryland, MY 2011
Massachusetts, MY 2004
Nueva Jersey, MY 2008
Nuevo México, MI 2011
Nueva York, MY 2004
Oregon, MY 2009
Pennsylvania, MY 2008
Rhode Island, MY 2008
Vermont, mi 2004
Washington, mi 2009

Los siguientes estados de EE. UU. Aún están en la discusión sobre si las disposiciones deben ser adoptadas:

Colorado
Florida
Montana
Carolina del Norte
Utah
Wisconsin

Mayor desarrollo de los requisitos ZEV desde la introducción.
Luego del anuncio de la introducción del Mandato ZEV, luego de largas discusiones con representantes de la industria automotriz, para el año modelo 2003, se definió por primera vez un porcentaje del 10% de todos los vehículos recientemente registrados que cumplen con los requisitos ZEV. Sin embargo, la intención original de reconocer solo aquellos vehículos como vehículos de emisión cero que en realidad no emitieron nada se abandonó luego de las severas intervenciones de la industria automotriz. Para tales unidades de vehículos, de acuerdo con la versión original, solo se podrían usar vehículos con celdas de combustible y vehículos eléctricos que funcionan con baterías. Mientras que los vehículos impulsados ​​por hidrógeno aún estaban en desarrollo en 2003, todos los fabricantes importantes habían desarrollado vehículos eléctricos a batería. Sin embargo, su producción no fue económica, por lo que los fabricantes presionaron para que se relajaran las leyes CARB y, después de su implementación, interrumpieron casi por completo el desarrollo del ZEV e incluso desecharon parcialmente los vehículos ZEV existentes y en funcionamiento. Este documental trata sobre el documental ¿Quién mató al coche eléctrico? A partir del año 2003.

Ejemplos de desarrollos de vehículos ZEV de esta fase:

GM EV1
Toyota RAV4 eléctrico
Honda EV Plus
Ford Ecostar
Ford Ranger EV
BMW E1
Daimler A-Class electric
Golf CitySTROMer
Hotzenblitz

Por esta razón, a partir de 2003 (lanzamiento de los vehículos ZEV), también se reconocieron parcialmente los vehículos que tenían unidades pequeñas o muy limpias o, como los vehículos híbridos recientemente introducidos, podrían cubrir una pequeña distancia puramente eléctrica. Esto dio lugar a una “dilución” de la proporción original de 10% de vehículos ZEV, por lo que los fabricantes han establecido cada vez más el nombre de LEV (literalmente, “vehículo de bajas emisiones”). Actualmente, se planea un aumento gradual de la participación de ZEV de 4.5% en 2018 a 22% de 2025.

Qué fabricantes de automóviles están preocupados
El desarrollo de accionamientos eléctricos a batería, o aquellos que obtienen la energía requerida de una celda de combustible y tienen un tanque de hidrógeno, no es algo que todos los fabricantes de automóviles que venden automóviles en California vendan en absoluto. La Junta de Recursos del Aire, como autoridad responsable, siempre estuvo al tanto de esto. Para tales empresas más pequeñas, por lo tanto, se creó una solución escalonada que se parece a esto:

Preocupación de los fabricantes de automóviles.

Independencia de la empresa. Cantidad vendida por año en California Afectados por el mandato ZEV comentario
Noindependiente hasta 4,500 no afectado
independientemente hasta 10,000 no afectado
4,501 a 60,000 afectado pero los requisitos de ZEV solo se pueden cumplir con los vehículos PZEV (estado bronce)
mas de 60,000 completamente afectado Los fabricantes involucrados son: Daimler, VW, General Motors, Ford, Toyota, Honda, Hyundai (los “siete grandes”)

Para estos fabricantes, un cálculo de muestra podría verse así:

cálculo de ejemplo

Se venden vehículos de un fabricante. 100000
De esta obligación para el fabricante ofrecer un 10% de vehículos que cumplan con los criterios de ZEV: 10,000
El número podría entonces componerse así:
Créditos por vehículos ZEV 2000
Créditos por vehículos AT-PZEV 2000
Créditos por vehículos PZEV 6000