domingo, 28 de noviembre de 2021
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La evolución del transporte urbano a energías alternativas

Vehículos autónomos y energías alternativas para la logística postpandemia
El Boletín FAL - Facilitación Comercio y Logística en América Latina es una publicación del CEPAL; en sus últimas ediciones, ha analizado desde distintas aristas cómo el COVID-19 ha supuesto una serie de contratiempos en las cadenas de suministro, generando restricciones a la facilitación de la logística.
 
En esta publicación, transcribimos los puntos I, II y IV del Boletín FAL N° 388. Esta edición se inscribe dentro del tema de las Reflexiones sobre Tecnologías Disruptivas en el Transporte; analiza las ventajas y desafíos que representa la introducción de los vehículos autónomos en la logística de carga, y la oportunidad que esto representa para reducir las emisiones contaminantes asociadas al transporte. El documento pone también de manifiesto, los desafíos particulares para América Latina donde aún persisten importantes brechas de infraestructura vial y digital, además de un parque automotor de vehículos de carga con más de 15 años, lo que complejiza los desafíos regulatorios y de inversión en nuevas tecnologías. 
 

I. El necesario desacople del crecimiento de la demanda de transporte del incremento en las emisiones contaminantes

El sector del transporte es un elemento fundamental en la actividad económica. Dada la importancia que tienen los combustibles fósiles como fuente energética para el transporte, esto hace que ante un aumento de la actividad económica no solo se produzca un incremento de la demanda de transporte sino también de las emisiones contaminantes asociadas al servicio. Por ello, es fundamental diseñar e implementar un conjunto de políticas públicas multidisciplinarias y la actualización de normativas sectoriales que permitan cambios regulatorios, tecnológicos e institucionales para desacoplar el crecimiento económico del aumento de las emisiones contaminantes, mediante el uso de medios de transporte más eficientes energéticamente y con menores externalidades negativas, tanto sociales como ambientales.

En el caso de América Latina y el Caribe, el sector del transporte fue responsable del 36% de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) asociadas a la región en el año 2016.
 
De esta cifra, el 80% estaba asociada al transporte automotor tanto de pasajeros como de carga (Martínez, 2018). Esta alta incidencia del sector transporte en el GEI regionales, se explica en parte por:
 
• La antigüedad de la flota de transporte de carga, que en promedio es de 15 años, casi el doble de los países que conforman la OECD (Barbero y Guerrero, 2017);
• la menor calidad de los combustibles utilizados en la región, y
• la obsolescencia tecnológica de los motores a combustión de dichos equipos.
 
Junto con los GEI, el transporte en camiones pesados también tiene una alta incidencia en las emisiones de otros contaminantes peligrosos para la salud humana, como el CO2, además de la contaminación local por Ozono, Metano, Óxidos de Nitrógeno, Material Particulado Fino (PM2.5) y Material Particulado Grueso (PM10).
 
Tras la pandemia, se espera que los esfuerzos internacionales se vuelquen completamente a hacer frente al cambio climático y avanzar decididamente hacia un transporte sostenible como uno de los objetivos inmediatos de las agendas multilateral de desarrollo. El método más común para clasificar las medidas para hacer frente a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, es el enfoque “Evitar - Cambiar – Mejorar” o simplemente “ASI” por las siglas en inglés de Avoid - Shift - Improve, tal como se muestra en el diagrama 1.
 
Estos esfuerzos si se implementan de manera articulada con inversiones sectoriales específicas, innovación e incentivos particulares, tienen el potencial de convertirse en un impulso para un crecimiento sostenible de la economía con generación de empleo de calidad, lo que en la CEPAL se ha llamado Gran Impulso para la Sostenibilidad, el cual es especialmente importante en la fase de recuperación económica post pandémica.
 
Para dar forma a la movilidad inteligente, junto con el despliegue de estas nuevas herramientas tecnológicas y fuentes de energía renovables con menores emisiones contaminantes, es fundamental generar las condiciones institucionales para fomentar las innovaciones e incentivos económicos para su pronta adopción. En particular, los vehículos autónomos permiten un progreso significativo en el enfoque ASI, en tanto permiten reducir y hacer más eficiente la utilización de los servicios de transporte mediante la utilización de esquemas compartidos como el MaaS como también por la apuesta decidida hacia la electromovilidad e hidrógeno en estos vehículos como se verá más adelante, lo que no solamente reduciría significativamente las emisiones de GEI y la dependencia de los hidrocarburos, sino también fomentaría un cambio en la propiedad de los vehículos hacia modelos de movilidad compartida más eficientes y sostenibles tanto económica, social y ambientalmente. Por otro lado, pueden facilitar la combinación de modos de transporte al tener implícitos algoritmos de optimización en sus sistemas de ruteo, y promueven mejoras significativas tanto en el tipo de motores como en la información al usuario para hacer más eficiente su movilidad.
 
Si bien los avances recientes en electromovilidad y el uso de hidrógeno mediante celdas de combustible han generado un gran impacto mediático de la industria, aún queda un largo trecho para que estas innovaciones estén operativas en las carreteras. Un elemento importante para América Latina, son las largas distancias que los camiones deben recorrer para realizar sus labores productivas, entonces mientras no se asegure un suministro seguro a lo largo de toda la ruta, los camiones eléctricos seguirán estando muy lejos de lograr una participación de mercado considerable para generar cambios significativos en la matriz energética. Por ello, en el corto y mediano plazo se deberá optar por tecnologías energéticas que se encuentren maduras y tengan un potencial importante de reducción de emisiones y cuya capacidad de infraestructura de carga permita una operación fluida y segura en el tiempo y a lo largo de toda la red vial. En el largo plazo, la electromovilidad e el hidrógeno para el transporte de carga pesada podría dar un nuevo aliento a la reducción de emisiones asociadas al transporte.
 
A continuación, se listan una serie de combustibles alternativos que cumplen con estas condiciones, aunque pocos reducen el consumo de energía total[1]:
 
• Biocombustibles, tienen la ventaja del bajo costo de los vehículos y la compatibilidad con la infraestructura de distribución de combustible existente, además de la experiencia adquirida por la región en el segmento de vehículos livianos, donde el uso de biocombustibles está más extendido. Los biocombustibles de segunda y tercera generación requieren un capital inicial mayor, por lo tanto, los incentivos en el largo plazo son imprescindibles para financiar ese tipo de proyectos. Por ejemplo, la Federación Argentina de Entidades Empresarias del Autotransporte de Cargas (FADEEAC) busca disminuir las emanaciones de dióxido de carbono (CO2) en 13 millones de toneladas en los próximos cinco años a partir de la utilización de biodiésel puro como combustible en los camiones. Esta iniciativa viene a apoyar también a la industria del biodiésel que transita un complicado momento debido a una caída abrupta de la demanda tanto interna como externa, como consecuencia de la baja en el consumo de combustibles fósiles por la pandemia de coronavirus. Las pruebas se iniciaron con 22 camiones cargados con diésel, para luego probar la mitad con biodiésel durante seis meses en pruebas piloto, para mostrar que los motores no presentaban ningún problema. En una primera etapa, se apuntará a las empresas de consumo a granel que representan una demanda anual de 1,8 millones de metros cúbicos, y en caso de que, por una cuestión regional, los camiones no se puedan abastecer del biocombustible, la canasta de combustibles alternativos diseñada por FADEEAC también incluye GNC y GNL (Infobae, 2020).
 
• Gas Licuado de Petróleo (GLP), ha ido en aumento en los últimos años impulsado por la oferta de vehículos dedicados y el crecimiento de la infraestructura de recarga, muy similar a la de combustibles tradicionales (en equipamiento y costo). Además, los principales mercados que prefieren este combustible han desarrollado modelos de conversión de vehículos (aftermarket) y mantienen una producción constante de partes y piezas que ha permitido un uso continuo y extender la vida útil de estos vehículos.
 
• Gas Natural (GN), puede ser utilizado en sus diferentes formas de almacenamiento a bordo del vehículo. El GNC (Gas Natural Comprimido) es usado en flotas de logística urbana y movimientos al interior de las ciudades, pues tiene una limitación de autonomía; el GNL (Gas Natural Licuado) logra recorrer cerca de 1000 kilómetros sin recarga de combustible, por lo tanto, realiza labores de transporte en largas distancias por circuitos interurbanos. El gas natural ha sido llamado un combustible de transición, teniendo como meta final el uso de Hidrógeno, ya que, podría compartir parte importante de su infraestructura con este combustible del futuro, pero además logra reducir los gases efecto invernadero y contaminantes locales, teniendo una oferta tecnológica y de equipos ya madura. Un proyecto piloto en Chile comenzó sus pruebas el año 2020 en una operación terrestre desde el Terminal GNL de Quintero hasta la Planta de Regasificación de la Empresa Nacional del Petróleo (ENAP) en Pemuco, mediante un gasoducto virtual, compuesto por un camión cisterna marca Iveco que utiliza GNL como combustible con una autonomía de hasta 1.600 kilómetros, valor más que suficiente para cubrir los 535 kilómetros que separan ambas plantas y que el camión recorre diariamente. El vehículo tiene además la ventaja de ser más eficiente que el diésel, con una a reducción de 15% de GEI, menor nivel de ruido y casi nula emisión de material particulado (El Mostrador, 2020).
 
• Finalmente, el hidrógeno es visto como una de las soluciones clave para la energía a gran escala en el largo plazo, más aún en su forma de almacenamiento mediante celdas de combustible, dispositivos que son capaces de acumular grandes cantidades de energía permitiendo una circulación de largas distancias sin necesidad de recargar. El papel clave del hidrógeno en la transición energética puede ser en combinación con otras energías renovables. Según una estimación del investigador de la industria, Wood MacKenzie, “Para 2025, se desplegarán a nivel mundial 3.205 MW adicionales de electrolizadores dedicados a la producción de hidrógeno verde, un aumento del 1.272%” (El Periódico de la Energía, 2019). Esta tendencia también avanza en América Latina, donde por ejemplo Chile, busca convertirse en un proveedor de hidrógeno verde, es decir producido a partir de energías renovables, como solar y eólica, que tiene además el potencial de transformación en otros combustibles de cero emisión, como el metanol verde y el amoníaco verde (con cerca del doble de densidad energética por volumen en comparación con el hidrógeno verde) y podría ser de especial utilidad para el transporte marítimo, donde ya existe la infraestructura global para almacenar y transportar amoníaco gracias a su utilización tradicional en el sector agrícola (La Tercera, 2020). En el caso de los camiones de gran tonelaje solo se visualizan algunos pilotajes y se espera que estos prototipos entren en fase comercial en torno al año 2025.
 
 
II. Antecedentes generales sobre vehículos autónomos
 
A nivel global, la industria del transporte se destaca como un sector con un alto potencial de automatización, debido a que, prácticamente todas las tareas —desde la forma en que se montan y desmotan los pallets de carga, hasta el transporte de la carga dentro de un almacén o muelle de carga— son factibles de controlar mediante algoritmos que permitan no solo manejar sino optimizar un conjunto de variables asociadas a los flujos de transporte.
 
Desde un punto de vista técnico, es importante distinguir entre la automatización de vehículos y aquellos definidos como vehículos autónomos. De manera muy general, un vehículo automatizado es un móvil autopropulsado que, mediante hardware y software especializado, es capaz de ejercer el control dinámico de un vehículo o asistir la conducción de éste por un tiempo determinado, mejorando la seguridad, la eficiencia energética y la experiencia de viaje. Un vehículo autónomo en cambio es aquel capaz de realizar todas las operaciones necesarias para la movilidad, incluyendo el control de los movimientos laterales y longitudinales, monitoreo del entorno circundante y responder a eventos no planificados y pilotar sin intervención humana.
 
Pese a lo novedoso que resulta esta tecnología, los primeros experimentos de conducción autónoma comenzaron en la década de 1920, para luego continuar con pruebas piloto en la década de 1950 y alcanzaron su momento crítico el año 2013, cuando la conducción autónoma fue definida formalmente, por primera vez, en la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras de los Estados Unidos de Norteamérica (NHTSA, por sus siglas en inglés). Debido a que no hay dos tecnologías de conducción automatizada exactamente iguales, en el año 2014 se estableció el estándar J3016 de la Society for Automotive Engineers (SAE), el cual definió los términos principales y una taxonomía de 6 niveles de automatización para que los fabricantes de automóviles, proveedores y legisladores pudiesen clasificar un sistema y compartir un lenguaje común.
 
Bajo esta taxonomía, el punto de inflexión entre la automatización de algunas funciones de asistencia a la conducción y un vehículo autónomo, como antes fue definido, se produce entre los niveles 3 y 4 cuando el conductor cede la responsabilidad de supervisar el entorno de conducción al sistema. Véase el diagrama 2.
 
                    
 
Los sistemas de conducción automatizados y vehículos autónomos deben priorizar en su diseño la seguridad vial. Para el desarrollo de estos sistemas, no solamente ha sido importante el progreso técnico en las capacidades de cálculo de los microprocesadores y la magnitud creciente de sensores capaces de leer, interpretar y predecir escenarios de conducción, sino también la incorporación de elementos de otras disciplinas sociales, que permitieron profundizar los algoritmos de conducción autónoma, pasando del inicial conjunto de respuestas predeterminadas por un algoritmo a un proceso de aprendizaje más profundo, capaz de validar cada evento acorde a una inteligencia artificial que simula el proceso cognitivo de toma de decisiones del cerebro humano.
 
Para asegurar el éxito de este tipo de tecnologías es muy importante el despliegue seguro de vehículos en las vías, como también brindar evidencia con respecto al uso de este tipo de vehículos autónomos en su interacción con el entorno y con otros usuarios de las vías, particularmente en aspectos de seguridad vial, como una rápida y adecuada reacción ante eventos inesperados o errores de otros usuarios. Otro elemento que preocupa especialmente a las autoridades es la ciberseguridad y la protección de los datos de estos vehículos autónomos, para evitar su potencial uso en acciones de terrorismo o delitos informáticos.
 
IV. Desafíos para el despliegue de los vehículos autónomos en América Latina y el Caribe
 
El despliegue de vehículos autónomos no significa necesariamente una reducción de plazas de empleo, sino más bien una nueva alternativa para resolver la falta de conductores profesionales que afecta al sector. Las grandes empresas miran con atención este tipo de desarrollos, tanto por la incidencia que tienen los costos de conductores en los costos operacionales, como también para optimizar sus operaciones, al liberarlos de restricciones laborales obligatorias como horas de descanso, licencias médicas, permisos, condiciones especiales por COVID-19 y otros problemas que acarrea la industria relacionados a los paros, multas y robos internos.
 
En el caso de América Latina y el Caribe, es muy probable que, dadas las condiciones del mercado, la brecha de infraestructura existente y la falta de conectividad digital constante e ininterrumpida a lo largo de toda la red vial, el despliegue de los vehículos autónomos se retrase o solo sea posible en algunos segmentos de la cadena logística capaces de costear esta tecnología. Sumado a ello, los conductores realizan una serie de otras funciones además de la operación del vehículo, vinculada a la gestión documental y de representación ante las autoridades, ámbitos donde la automatización de los vehículos no puede entrar mientras el resto del ecosistema de la logística comercial esté debidamente digitalizado y sistematizado.
 
Por ello es esperable que los primeros despliegues, sea en recintos portuarios y almacenes logísticos cerrados, donde como muestran algunos pilotos ya realizados en la región, es posible no solo transformar los tractocamiones que se utilizan al interior de los recintos para el transporte de contenedores para funcionar con electricidad, sino que incluso algunos de ellos podrían ser autónomos.
 
En el mediano plazo, es esperable una mayor masificación de vehículos automatizados en las vías públicas particularmente en las operaciones de logística de última milla, para luego de ello avanzar hacia una movilidad completamente autónoma, aunque para ello se deberá resolver un sin número de definiciones regulatorias previas necesarias para su operación segura, así como resolver aspectos de infraestructura vial y tecnológica habilitante.
 
Dada la heterogeneidad existente, es muy probable que en el caso de América Latina coexistan vehículos altamente informatizados e incluso autónomos haciendo uso del mismo espacio vial con otros de tecnología de comienzo del siglo pasado, lo cual representará un enorme reto regulatorio y normativo para las autoridades para asegurar un flujo expedito y seguro para todos los usuarios de las vías.
 
Lo anterior es coincidente con los resultados de una Encuesta Delphi desarrollada por el BID en el año 2020, sobre los posibles impactos de la introducción de Vehículos de Conducción Automatizada (VCA)[2] en la movilidad de las ciudades de América Latina y el Caribe, observando que para los 13 expertos consultados de 14 países de la región[3], entre los que se contaban funcionarios de gobierno, industria y de la academia, el principal factor que incidiría en la decisión de adquirir un VCA es a parte de su costo de adquisición (promedio 6) y la eficiencia del sistema (5,8), la seguridad real y percibida en el sistema, con una nota promedio de 5,7, incluso por sobre variables como costo de mantenimiento, infraestructura vial y tecnológica disponible, incentivos, diseño y prestaciones del vehículo, en una escala que va de 1 a 7, siendo 1 nada importante y 7 sumamente importante (BID, 2020).
 
En la región, las empresas fabricantes de camiones en Brasil están liderando el proceso de producción de vehículos más sostenibles, ya sea con modelos eléctricos o propulsados por gas natural o biometano. Uno de los fabricantes brasileros, Volkswagen Caminhões e Ônibus (VWCO), inició la producción en serie de los primeros 100 camiones eléctricos e-Delivery para la empresa AMbev y sus distribuidores, quienes pretenden adquirir 1.600 camiones para 2023. Este vehículo se utilizará inicialmente para las entregas en São Paulo y Río de Janeiro, donde se están instalando sus propias plantas de energía solar para recargar sus baterías, cuya autonomía es de 200 kilómetros con carga completa y un costo que aún no se revela, pero dado el costo de la batería (importada) debería ser entre 2 y 2,8 veces más cara que la versión diésel. (NTC y Logística, 2020).
 
En el caso de la movilidad urbana, los buses autónomos tendrían las siguientes características adicionales que los hacen especialmente interesantes para ciudades de América Latina por las ventajas en seguridad, comodidad, predictibilidad de tiempos de viaje y reducción tiempos de espera por mayor regularidad intervalo (Tirachini, 2020):
 
• Sensorización a lo largo de todo el bus que ayuda a evitar colisiones y atropellos.
• Bus precision docking: apoyo informatizado para asegurar una separación pequeña y constante entre vehículo y plataforma en paradas.
• Control de velocidad: regularidad de tiempos de viaje y de intervalos entre vehículos.
• Comunicación entre vehículos (V2V) y con la infraestructura vial (V2I) como los semáforos, lo que ayuda a promover la priorización del transporte público frente al automóvil particular.
• Ecodriving: ahorro 5%-10% costo energía, dependiendo del tipo de motor y combustible utilizado.
 
Fuente: Boletín FAL N° 388. CEPAL - Comisión para América Latina y El Caribe. 
Acceda al Documento completo: https://repositorio.cepal.org/bitstream/handle/11362/47385/1/S2100543_es.pdf

[1] El consumo de energía en el transporte debe considerar el total de energía involucrada en las transformaciones y las características operacionales de los vehículos (European Union, 2016). Por ejemplo, el consumo de energía de los motores a gas natural (GN) es superior que los de motores diésel. El gas natural comprimido (GNC), en comparación con el diésel, es bastante más eficiente en emisiones GEI y se puede optimizar aún más mediante la mezcla con biometano
[2] A efectos de este estudio, se refiere a los vehículos con automatización de nivel 4 (elevada) o 5 (total), es decir aquellos que pueden circular sin intervención humana al menos en entornos particulares.
[3] Argentina (2): Buenos Aires y Rosario; Bolivia (Estado Plurinacional de) (1): Santa Cruz de la Sierra; Brasil (10): Belo Horizonte, Brasilia, Curitiba, Florianópolis, Manaos, Porto Alegre, Recife, Río de Janeiro, Salvador de Bahía y San Pablo; Chile (1): Santiago de Chile; Colombia (4): Barranquilla, Bogotá, Cali y Medellín; Costa Rica (1): San José; Ecuador (1): Quito; México (3): Ciudad de México, Guadalajara y León; Panamá (1): Ciudad de Panamá; Perú (1): Lima; Uruguay (1): Montevideo; Venezuela (República Bolivariana de) (1): Caracas.

 

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