¿Con cuál fuente energética
se transportarán
los cubanos?


Por
José Villarroel Castro, Juan Padrón Acosta, Karina Socarrás Stable,José Olmo Pérez
y Francisco Pividal Grana*


Presente y futuro
de los combustibles alternativos
en el transporte cubano.

 

Desde principios del siglo XX, los carburantes derivados del petróleo desplazaron a otros combustibles que habían sido utilizados ampliamente en el transporte, como fue, por ejemplo, el caso de la energía eléctrica. Esto se debió a la política adoptada por muchos países, lo que propició también el desarrollo de la industria automovilística.

Lo anterior conllevó a la proliferación del empleo de los combustibles fósiles en el transporte. Sólo durante la Segunda Guerra Mundial, o sea, en tiempos de crisis, el uso del alcohol y la energía eléctrica de nuevo tomaron auge, desapareciendo o disminuyendo posteriormente su empleo al concluir la contienda bélica.

A partir de la crisis del petróleo de los años setentas, debido al alza del precio de los combustibles fósiles y la incipiente preocupación por disminuir la contaminación ambiental provocada por el transporte, en el mundo se intensificaron los estudios para la introducción de los combustibles alternativos, entre los que se encuentran los obtenidos de fuentes renovables, los de origen fósil y los llamados limpios.

En los medios de transporte de Cuba prácticamente sólo se utilizan los combustibles que se obtienen del petróleo. Sin embargo, existen otros combustibles alternativos que pueden ser utilizados. Por esta razón, el objetivo de este artículo consiste en analizar la posibilidad del uso actual y futuro de los diferentes combustibles alternativos y definir las acciones que realiza Cuba en este sentido.

Fuentes renovables de energía
En el mundo los medios de transporte utilizan los combustibles obtenidos de las fuentes renovables siguientes: etanol, biomasa, biodiésel, energía solar fotovoltaica, metanol, biogás y energía eólica.


Los motores tradicionales requieren aditamentos
especiales para utilizar alcoholes como combustible
sustituto del diésel o la gasolina.

Etanol
El uso de las mezclas etanol-gasolina en motores con encendido provocado por bujías de ignición, es conocido desde principios del siglo XX, y alcanzaron su mayor auge a partir de mediados de la década de los setentas con el Programa Proalcohol de Brasil, desarrollándose también en esa época el uso del motor de alcohol. El alcohol en los motores diésel comienza a utilizarse a partir de la década de los ochentas, por el interés de disminuir la contaminación ambiental.

Este combustible puede ser empleado como combustible puro (100%) en motores especiales, en forma de mezclas (10-25%) con los combustibles de motores tradicionales, así como aditivo antidetonante en la gasolina. En Cuba, el etanol, como combustible, comenzó a utilizarse a partir de 1948, dejándose de utilizar en 1961, al incrementarse la importación de combustibles fósiles baratos derivados del petróleo.

En general, el uso del etanol como combustible presenta las ventajas siguientes:
• Ahorro de derivados del petróleo.
• Se maneja fácilmente, al ser un líquido.
• Se produce a partir de fuentes renovables.
• Tiene un índice de octano superior al de la gasolina.
• Es menos inflamable que la gasolina.
• Su costo de producción en el país es menor que los de la gasolina y el diésel.

No obstante, el alcohol tiene menos energía para un mismo volumen que los combustibles fósiles y presenta algunos problemas de corrosión en partes mecánicas y sellos de goma.
El Centro de Investigaciones y Desarrollo del Transporte, de conjunto con el Ministerio del Azúcar, ha trabajado en el uso del alcohol como combustible. Los primeros proyectos estuvieron dirigidos al empleo de los alcoholes hidratados por ser el de mayor producción en el país en la actualidad y el de más bajo costo.

Estas mezclas se comenzaron a utilizar desde mediados del 2000, llegando a ser empleadas por 83 vehículos de todos los tipos en cuatro empresas azucareras, acumulando más de 1,5 MMkm recorridos, existiendo equipos que han circulado con esta mezcla entre 50-80 Mkm.


Antiguas locomotoras a vapor generado a partir
de combustión de biomasa, aún son útiles.

Actualmente también se realizan investigaciones para el uso de alcoholes hidratados (técnico B) a 25% con combustible diésel, mediante el desarrollo de la tecnología de la inyección directa del alcohol y el diésel. Este método, aunque implica modificaciones permanentes en el motor, no impide el funcionamiento normal del vehículo cuando sólo utiliza el combustible de diseño. El proyecto se encuentra en la fase de pruebas de explotación, quedando pendiente, además, la evaluación económica.

El empleo de alcohol hidratado en sustitución de gasolina y diésel, resulta económicamente ventajoso en flotas cercanas a las destilerías. La aplicación de etanol en el país, sólo será posible cuando se pongan en marcha las nuevas fábricas de producción de alcohol anhidro.


La Jatropha curcas, o piñón de botija,
empleada en Cuba para la producción de biodiésel.


Biomasa
Su empleo está limitado al ferrocarril y fue uno de los primeros combustibles que utilizaron las locomotoras de vapor en forma de troncos de madera (leña). En la actualidad, este combustible sólo lo utilizan los trenes turísticos y algunos vinculados a la producción de azúcar.

La forma más eficiente del empleo de la biomasa es utilizando los residuos agrícolas, tales como la paja de la caña, el bagazo y la cáscara del arroz, entre otros. Esto se aplica en un proceso energético de quema directa; sin embargo, el limitado poder calórico y su baja densidad obligan a emplear técnicas de compactación y modernización termoenergética en las locomotoras.

Este medio de transporte sólo será empleado en Cuba en pequeños recorridos turísticos.

Biodiésel
Es un combustible producido a partir de materias con base renovable. Este producto es utilizado puro a 100%, como mezcla con el diésel (10-80%) y en bajas proporciones como aditivo (1-5%). Se produce a partir de oleaginosas, tales como la soja, el girasol, el maní, la colza, el coco, el maíz, la semilla de algodón, la palma, aceites usados, sebos y otros, al reaccionar con el metanol o el etanol. Se utiliza en cualquier tipo de transporte: carretero, ferrocarril y en la navegación, sin necesidad de modificar el motor.

En Cuba se ha comenzado a trabajar en la obtención de biodiésel a partir de la Jatropha curcas (piñón de botija). Las semillas son un subproducto del árbol que se utiliza contra la desertificación en la parte más oriental del país, además de obtenerse glicerina al reaccionar la oleaginosa con el etanol, por lo que su cultivo representa un beneficio doble para la sociedad. Aunque aún no se han obtenido cantidades sustanciales de aceite para ser utilizado en el transporte, su uso futuro será local en las zonas donde se produzca el biodiésel.


Una embarcación de turismo que emplea
la energía solar como fuente energética.

Energía solar fotovoltaica
La aplicación de la energía solar fotovoltaica en el transporte se limita al uso de los paneles solares. Estos se emplean en los sistemas de señalización (vial, ferroviario y naval) y en algunas instalaciones de comunicaciones, en lugares donde no es económicamente rentable la construcción de una línea de suministro de energía o de comunicaciones.
En Cuba la propagación que tienen las redes de transmisión, distribución de energía y comunicaciones, por lo general y por el momento, no hacen rentables el uso de los paneles solares fotovoltaicos para la alimentación de esos equipos.

En los últimos años, en varios países se han fabricado diferentes prototipos de autos que utilizan los paneles solares fotovoltaicos para suministrar energía eléctrica a los vehículos. Sin embargo, aún estos vehículos se encuentran en fase de experimentación, siendo relativamente elevado su costo, por lo que en un futuro cercano no se prevé su uso.

Metanol
El alcohol metílico, o de madera, recibe este nombre por su obtención original a partir de la viruta de la madera y puede ser empleado como combustible puro a 100%, en mezclas, como antidetonantes y como portador de hidrógeno. Sin embargo, a pesar de su condición de ser un combustible renovable (según su origen) y tener efectos ambientales muy favorables, su alto costo no lo hace recomendable en Cuba, además de ser altamente tóxico.

Biogás
Este combustible se obtiene a partir de la descomposición anaerobia de materias orgánicas. Para aplicarlo al transporte es necesario extraer el CO2, resultando un gas con una composición superior a 90% de CH4. La obtención controlada del biogás reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y su aplicación en el transporte reduce los contaminantes que emiten los vehículos. Sin embargo, la reducida autonomía de los automóviles que trabajan con este tipo de combustible, conlleva a que su aplicación sea relativamente cara y de aplicación local, además de requerirse grandes inversiones.

Energía eólica
A pesar de haber mantenido la comunicación entre continentes por varios siglos con una tecnología tan simple como una vela, desafortunadamente cayó en desuso casi total, al incrementarse el peso de las embarcaciones y la rapidez requerida en el traslado de las mercancías. En la actualidad, sólo la utilizan embarcaciones militares para el entrenamiento de cadetes. En Cuba se trabaja en el desarrollo de embarcaciones que utilicen los aerogeneradores y los paneles solares para las embarcaciones del turismo.


Soluciones tan antiguas, como aprovechar la energía del viento,
cobran auge ante la situación actual.

Otros combustibles de origen fósil
Desde que el mundo tomó conciencia de que 50% de los contaminantes presentes en la atmósfera son emitidos por los vehículos de combustión interna, que consumen combustibles fósiles, se comenzaron a diseñar diferentes alternativas tendientes a generar compuestos o desarrollar sistemas que dañen menos el medio ambiente y permitan sustituir los combustibles tradicionales. Entre ellos se encuentran el Gas Natural Comprimido y el Gas Licuado de Petróleo.


Autobus propulsado por una mezcla de hidrógeno
y gas natural comprimido, como parte
del programa hindú alternativo al diésel.

Gas Natural Comprimido (GNC)
Es uno de los combustibles que produce más baja contaminación. En la actualidad más de sesenta países y de cinco millones de vehículos emplean el GNC como combustible automotor. Esta tecnología también es utilizada en el ferrocarril. No obstante, su implementación requiere de una relativa elevada inversión inicial en las estaciones de suministro y una más pequeña en el equipamiento que se debe adicionar al vehículo automotor, además de incrementarse el peso por los cilindros para el almacenaje del GNC.

En Cuba se encuentran en explotación varios vehículos ligeros y ómnibus de transportación de trabajadores en Ciego de Ávila y se comenzará a emplear en las flotas que operan en las zonas de extracción de petróleo. En un futuro, dependiendo de las disponibilidades de gas, su utilización más extensiva estará sujeta a la prospección y nuevas fuentes, pero siempre en vehículos vinculados a los pozos de extracción.


Este diseño revolucionario combina baterías
de hidrógeno con las celdas fotovoltáicas flexibles
de origen orgánico integrados al techo y carrocería.

Gas Licuado de Petróleo (GLP)
El propano, o GLP, como es conocido comercialmente, es el combustible alternativo más desarrollado tecnológica y comercialmente, siendo empleado por más de diez millones de vehículos en el mundo. Se obtiene en cantidades limitadas del proceso de refinación del petróleo (gases producidos en el cracking).
En Cuba, su reducida disponibilidad y alto costo imposibilita su generalización.

Combustibles limpios
Los combustibles limpios que se utilizan en el transporte son la electricidad y el hidrógeno.

Electricidad
Este tipo de combustible se usa en el transporte ferroviario desde finales del siglo xix y principios del xx. Su mayor auge lo logran los tranvías en los años 20-30 del siglo xx, disminuyendo considerablemente su empleo debido a las facilidades que ofrecía el transporte automotor con el uso de combustibles fósiles y la imposibilidad institucional de hacer coexistir este tipo de transporte con el automotor.

Durante la Segunda Guerra Mundial y la crisis del petróleo de la década de los setentas, algunos países retomaron este modo de transporte y trabajaron en su perfeccionamiento. Sin embargo, no es hasta finales del siglo xx que se logran avances significativos en esta tecnología, lo que ha conllevado a la electrificación de una gran cantidad de vías férreas en Europa del Este y en los países asiáticos, utilizándose fundamentalmente en la transportación de pasajeros.

El país cuenta con la infraestructura de vías férreas, no así la de tracción, lo que requiere de elevadas inversiones en subestaciones eléctricas. Esta situación hace no viable este modo de transporte, ya que la recuperación estaría en el orden de 15-20 años.
En el transporte automotor, los vehículos eléctricos de similar forma datan de principios del siglo xx, pero el exceso de peso y la limitada autonomía fueron por décadas factores determinantes para la limitación de su empleo, a pesar de sus ventajas ecológicas.
En Cuba se ha trabajado en el desarrollo de vehículos automotores eléctricos por parte del Instituto de Desarrollo Automotor y el Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, los que pueden tener aplicación en sectores específicos de la economía, que no permiten la emisión de contaminantes.

En los últimos años los vehículos híbridos sirven de soporte a la implementación de los vehículos eléctricos. Este modo de propulsión, ya sea en el transporte automotor o ferroviario, tiene grandes perspectivas de aplicación en el país, al reducir los consumos de combustibles y emisiones. Su empleo, como fuente de ahorro de combustible, deberá ser estudiado, definiéndose la factibilidad de su aplicación en diferentes zonas y ramas de la economía. Además, se deberá estudiar la factibilidad del empleo de los trolebuses en diferentes ciudades del país.



Los populares ciclomotores eléctricos se basan
en el principio de acumular dicha energía.

Hidrógeno
Durante años, innumerables empresas internacionales trabajaron en su aplicación a los motores convencionales de combustión interna, sin lograr su producción a precios comerciales.

A pesar del alto contenido de energía por unidad de peso y ser su combustión limpia, su obtención de forma industrial requiere de un proceso altamente consumidor de energía, además de que el almacenamiento y la transportación son procesos complejos y costosos.

En los últimos años se ha producido un giro casi absoluto en su aplicación mediante las células de combustible, a tenor de la elevada eficiencia lograda por estas, comercializándose vehículos de este tipo por las más prestigiosas firmas del sector.
No obstante, la aplicación de esta tecnología aún es relativamente cara y no puede emplearse en Cuba.

En la actualidad la aplicación del hidrógeno en el transporte puede ser mediante distintas variantes, tales como:
• Aditivo a la gasolina y diésel, lo que incrementaría el octanaje.
• Combustible directo en motores tradicionales de combustión interna adaptados.
• Motor de combustión interna diseñado y construido especialmente para hidrógeno.
• Celdas de combustible, desarrolladas más recientemente, pero con menos posibilidad de aplicación inmediata, debido a su costo.


Moderna línea de trolebuses en ciudad Mérida, Venezuela, como solución
alternativa y ecológica de largo alcance para el transporte urbano masivo.

La producción nacional no comprometida con un uso específico asciende a 1 000 metros cúbicos por hora y existen más de seis tecnologías diferentes para su obtención en plantas de diversos organismos nacionales. Un desarrollo futuro de la industria petroquímica provocará una mayor disponibilidad de hidrógeno y que será un subproducto. Por esta razón, su empleo como combustible directo en motores tradicionales es la opción que se debe comenzar a estudiar a mediados del presente año.

Hacia el futuro
Los combustibles alternativos que ofrecen mayores perspectivas de empleo en el transporte cubano son: etanol (actual y futuro), biodiésel (futuro), gas natural comprimido (actual y futuro), e hidrógeno (futuro).

Se deben comenzar los estudios con el objetivo de definir la factibilidad de la aplicación de los vehículos híbridos, el uso del hidrógeno para su empleo como combustible directo en motores tradicionales y el empleo de los trolebuses en diferentes ciudades del país.

* Centro de Investigación y Desarrollo del Transporte, Cuba.
e-mail: diagnostico@it.transnet.cu