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Introducción México tiene el compromiso de sumarse al objetivo mundial de reducir los gases de efecto invernadero (GEI) para retardar el calentamiento global a un máximo de 2 °C (e idealmente no mayor a 1.5 °C), para lo cual es necesario empatar acciones de mitigación y reducción, en el ámbito nacional y local, para que significativamente impacten en la reducción de emisiones de GEI. Este compromiso ha sido establecido en el Acuerdo de París en el Artículo 2 y en concordancia con la Ley General de Cambio Climático (LGCC) emitida en nuestro país. La meta es lograr que las emisiones globales se reduzcan a la mitad para 2030 y a cero (neto) para el 2050 (ONU, Acuerdo de París, 2015). Además, nuestro país también presentó sus objetivos de mitigación y adaptación en sus Contribuciones Determinadas a Nivel Nacional (NDC, por sus siglas en inglés) para el período 2022-2030 que comprende un objetivo incondicional de mitigación de reducir el 22 % de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) para 2030 en un escenario tendencial. Estos esfuerzos ya tienen décadas planteados y dándose seguimiento a través de las Conferencias de las Partes de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre Cambio Climático (COP), sin embargo, aún falta tener resultados concretos. Ciertamente los sectores donde están los desafíos ya se encuentran identificados para que puedan reducir las emisiones de GEI, son el de generación de energía eléctrica y el transporte (INECC, 2015); de acuerdo con cifras del Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC) el sector transporte contribuye con el 25.1 % de las emisiones nacionales de GEI. Uno de los trabajos más recientes sobre rutas de descarbonización en el transporte, es el documento sobre Lineamientos para el Mapa de Ruta Tecnológica del Transporte Terrestre en México, para la visión 2021 – 2050, en el cual el Instituto Mexicano del Transporte participó en los temas de electromovilidad del transporte terrestre. Este documento de lineamientos plantea, en una de sus conclusiones que, en complemento a la creación de metas y objetivos se deben incluir cambios en la infraestructura y operación de forma intersectorial para que realmente estas acciones sumen y sean significativas para en cumplimiento de metas sobre la descarbonización del transporte (SICT, 2023); también destaca la importancia de conocer si es técnica y económicamente viable implementar estas acciones y, lo más importante, si realmente logran reducir significativamente las emisiones a través de su Huella de Carbono. En el presente artículo plantea la integración de energías renovables y sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS por sus siglas en inglés) con la infraestructura de recarga para vehículos eléctricos (VE) como un paso crucial hacia una movilidad verdaderamente sostenible. Esta sinergia no solo reduce la huella de carbono de los VE en términos de reducción de GEI, sino que también contribuye a la estabilidad de la red eléctrica. El crecimiento del mercado de vehículos eléctricos (VE) en México ha impulsado la necesidad de desarrollar una infraestructura de recarga robusta y accesible (Hernández y col. 2023).
1. Emisiones GEI y descarbonización Los gases de efecto invernadero (GEI) son varios, los principales son el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4) y el óxido nitroso (N2O) y entre otros; la contribución que cada uno es diferente al calentamiento global, teniendo que los gases fluorados de efecto invernadero son el tipo más potente y de mayor persistencia en el ambiente emitido por actividades del ser humano, además de contener Flúor (F) que es un elemento extremadamente reactivo. En 2021, las emisiones brutas de GEI de México ascendieron a 714 millones de toneladas de CO2 equivalente, contribuyendo con 1.4% del total mundial, ubicando al país en segundo lugar en América Latina, solamente superado por Brasil. Las principales emisiones de México en 2021 fueron de dióxido de carbono (63.9%), metano (27.7%) y óxido nitroso (5.1%) destacando el sector energético y el agropecuario.
Figura 1. Emisiones de toneladas de CO2 y porcentaje del total emitido Fuente: modificado de Lara y Li, 2024.
En la Figura 1 podemos ver que las emisiones reportadas en 1990 fueron de 319.3 millones de toneladas métricas, incrementándose a 413.3 millones para el 2000 y, en la década siguiente, a 497.7 millones de toneladas métricas en 2010. Para 2019, antes de la pandemia por COVID-19, alcanzaron 520.3 millones de toneladas métricas y para el año 2021 llegaron a las 456.3 millones de toneladas. Así, México emitió 42.9% más dióxido de carbono en 2021 que en 1990. El INECC estima que el dióxido de carbono representó el 63.9% del total de las emisiones de GEI en México durante 2021 (Lara y Li, 2024). Es importante comentar que durante la pandemia por COVID-19, la economía mundial se contrajo 2.8% lo que se reflejó en una reducción del 3.7% de las emisiones de GEI brutas globales mundiales, en el caso de México, el PIB bajo 8.6% pero las emisiones solo lo hicieron en un 5.6%, esto puede ligarse a que dióxido de carbono en nuestro país es originado principalmente por la quema de combustibles para generar energía, representando el 63.9% de las emisiones de GEI (INECC, 2023). México ha tenido un papel importante en material de cambio climático y ha fijado un objetivo ambicioso de emisiones de GEI al 2050, el de reducir 300 millones de toneladas de CO2. Este objetivo debe de ser consistente con una descarbonización profunda y acelerada de los sistemas energéticos del país, e implica que las emisiones netas globales de GEI deben ser aproximarse a cero en la segunda mitad del siglo. Esto exigirá una profunda transformación de los sistemas de energía hacia mediados de siglo, con reducciones notables en la intensidad de carbono en todos los sectores de la economía. Esta transición se denomina descarbonización profunda y es la única manera de lograr las reducciones requeridas en las emisiones. La descarbonización definirá la trayectoria del país a corto y mediano plazo, acelerando la transición energética con inclusión social, el desarrollo tecnológico y la resiliencia de las comunidades más vulnerables al cambio climático.
Figura 2. Emisiones históricas de México en MtCO2e Fuente: Climate Watch, 2023.
2. Energías Renovables en Sistemas de Recarga En México, la implementación de energías renovables en sistemas de recarga se ha centrado principalmente en la energía solar fotovoltaica, debido a las condiciones geográficas favorables del país. Estas puedes ser: a) Estaciones de carga solar: Varias ciudades han instalado "electrolineras solares", donde paneles fotovoltaicos alimentan directamente los puntos de carga. Estas estaciones suelen incluir sistemas de almacenamiento para garantizar la disponibilidad de energía durante la noche o en días nublados. b) Sistemas híbridos: Algunas instalaciones combinan energía solar con conexión a la red, optimizando el uso de energía renovable y asegurando un suministro constante. c) Proyectos eólicos: En zonas con potencial eólico, como Oaxaca, se han desarrollado proyectos piloto que integran turbinas eólicas con estaciones de carga.
Figura 3. Sistema de almacenamiento de energía por baterías para aplicaciones off-grid Fuente: https://www.kin.energy/blogs/post/sistema-bess.-una-soluci%C3%B3n-en-el-almacenamiento-de-energ%C3%ADa
A la par, los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) juegan un papel crucial en la estabilización y optimización de la infraestructura de recarga debido a: a) La gestión de picos de demanda: Los BESS almacenan energía durante períodos de baja demanda y la suministran durante picos, reduciendo la carga en la red eléctrica. b) La Integración de renovables: Permiten almacenar el exceso de energía generada por fuentes renovables intermitentes para su uso posterior. c) La mejora de la calidad de energía: Los BESS ayudan a mantener una tensión y frecuencia estables, cruciales para la carga rápida de VE. Existe un caso de estudio de la aplicación de estos sistemas en la Central de abastos de la Ciudad de México, la cual opera los 365 días del año y alberga una cantidad cercana de 122 mil toneladas de productos. En este mercado, considerado uno de los más grandes del mundo, se aprovecharon los techos de las naves para colocar panales solares dado su espacio. Este proyecto se dividió en dos fases, la primera consistió en dos sistemas fotovoltaicos de Generación Distribuida de 0.5 (MW) y la segunda fase correspondió a la Central Fotovoltaica de 16.6 megawatts (MW). En ambas fases, se producirán anualmente 26.5 gigawatts/hora (GWh) de energía eléctrica. Sin embargo, también se han identificados los desafíos y oportunidades en la materia, como lo son: - Los costos iniciales: La inversión inicial para estos sistemas integrados es significativa, aunque los costos operativos a largo plazo son menores. - La regulación: Se necesitan marcos regulatorios claros para la integración de sistemas de generación distribuida y almacenamiento en la red. - Escalabilidad: Adaptar estas soluciones a una red de carga nacional presenta desafíos logísticos y técnicos. - esarrollo tecnológico: La mejora continua en eficiencia de paneles solares y densidad energética de baterías ofrece oportunidades para sistemas más compactos y eficientes. La perspectiva futura de esos sistemas se prevé en un aumento en el desarrollo de microrredes que integren generación renovable, BESS y puntos de carga, capaces de operar de forma aislada o conectada a la red principal. A la par de la implementación de tecnología V2G que permitirá que los VE, no solo consuman, sino también proporcionen energía a la red, actuando como BESS móviles. Y finalmente, se espera que la Inteligencia Artificial (IA) tenga una mayor integración con el objetivo de optimizar la gestión energética, prediciendo patrones de uso y maximizando la utilización de energías renovables.
3. Infraestructura de Recarga Electrolineras México ha experimentado un crecimiento significativo en su infraestructura de recarga para VE, aunque aún se encuentra en una etapa de desarrollo en comparación con mercados más maduros. Los esfuerzos se han concentrado principalmente en áreas urbanas densamente pobladas y en corredores que conectan las principales ciudades del país. La infraestructura de recarga en México se puede categorizar en tres niveles principales: a) Carga Nivel 1 (Lenta): Utiliza tomacorrientes domésticos estándar de 120V. Es la opción más lenta pero accesible para la carga residencial y potencias menores de 7 kW de demanda. b) Carga Nivel 2: Opera a 240V y es significativamente más rápida que la Nivel 1. Se encuentra comúnmente en hogares, lugares de trabajo y espacios públicos y manejan potencias del orden de 7 kW hasta 13 kW. c) Carga Rápida DC: Ofrece la carga más veloz, capaz de cargar baterías de VE hasta un 80% en 30-60 minutos. Se instala principalmente en estaciones de servicio, centros comerciales y a lo largo de carreteras, debido a que son potencias arriba de 21 kW hasta los 140 kW.
Figura 4. Tipo de cargadores Fuente: Elaboración propia.
La mayor concentración de infraestructura de recarga se encuentra en las principales áreas metropolitanas como Ciudad de México, Guadalajara y Monterrey. Sin embargo, se observa hay un esfuerzo creciente por expandir la red a ciudades medianas y corredores turísticos importantes. Existen varios factores en el desarrollo de la infraestructura, principalmente el gobierno a través de políticas, regulaciones e incentivos. En apoyo con los fabricantes de automóviles se han instalado estaciones de carga como parte de sus estrategias de venta, tal como el caso de Tesla. Por otra parte, empresas de energía han invertido en redes de carga como nuevo modelo de negocio. El gobierno mexicano ha implementado diversas medidas para fomentar el desarrollo de la infraestructura de recarga por medio de incentivos fiscales, deduciendo los impuestos para empresas que instalen puntos de recarga, sin embargo, en el tema de regulaciones se requiere del establecimiento de estándares técnicos y de seguridad, aún queda trabajo por realizar, principalmente para la instalación de estaciones de carga. Se necesita de programas de financiamiento y apoyo económico para proyectos de infraestructura de recarga en zonas estratégicas, como corredores para recorridos de larga itinerancia. Una colaboración público-privada debe ser primordial para generar alianzas con empresas para acelerar el despliegue de la infraestructura. A pesar del progreso, el desarrollo de la infraestructura de recarga en México enfrenta varios desafíos como lo es la cobertura geográfica, ya que aún existen "desiertos de carga" en zonas rurales y menos pobladas, igualmente, se necesita mejorar la capacidad de la red eléctrica actualizando la infraestructura en algunas áreas para soportar la demanda de carga de VE. También es necesario la estandarización de conectores y protocolos de carga que puedan causar incompatibilidades, así como, los costos de implementación ya que la inversión inicial para instalar estaciones de carga rápida es significativa. Y la educación y concienciación de los conductores ya que muchos aún desconocen las opciones de carga disponibles.
4. Impactos de la Infraestructura de recarga Existen varios impactos identificables del desarrollo de la infraestructura de recarga en el país, entre ellos podemos mencionar la creación de empleos en instalación y mantenimiento de estaciones de carga, así como la atracción de inversiones en el sector de movilidad eléctrica. Se ha identificado también un impulso al turismo sostenible en corredores equipados con infraestructura de recarga, y, por supuesto, la reducción de emisiones de CO2 al facilitar la adopción de electromovilidad. Las proyecciones para el futuro de la infraestructura de recarga en México son prometedoras, considerando una aceleración de la expansión acelerada, estimando un crecimiento exponencial en el número de puntos de carga en los próximos 5 años. Así como la integración con Smart grids, fomentando una mayor sinergia entre la infraestructura de recarga y las redes eléctricas inteligentes. La Implementación de sistemas de carga automatizadas o robotizados se espera también mejores la eficiencia de recarga, pero, sobre todo los avances hacia una estandarización nacional con un sistema unificado de conectores y protocolos de carga. La expansión fueras de las zonas metropolitas, hacia áreas rurales para extender la cobertura a áreas menos pobladas y rutas secundarias. Para continuar el desarrollo exitoso de la infraestructura de recarga en México, se plantea incrementar los incentivos fiscales para la instalación de puntos de carga en zonas residenciales y comerciales. Así como: - Establecer metas claras de cobertura nacional con plazos definidos. - Fomentar la investigación y desarrollo en tecnologías de carga innovadoras. - Implementar programas de capacitación para técnicos especializados en instalación y mantenimiento. - Desarrollar campañas de educación pública sobre el uso y beneficios de la infraestructura de recarga.
5. Conclusiones El sector de transporte tiene el mayor reto a cumplir con respecto a las metas globales de descarbonización global, aumentando la presión para que las acciones para la reducción de gases de GEI y CO2 se dé para los años que se han ratificado y comprometido. La implementación de sistemas de energías renovables y BESS en la infraestructura de recarga de VE en México representa un paso significativo hacia una movilidad verdaderamente sostenible. Aunque existen desafíos, el potencial para crear un ecosistema de transporte limpio y eficiente es considerable. El éxito futuro dependerá de la continua innovación tecnológica, el apoyo gubernamental y la colaboración entre sectores. Una de las medidas más viable a corto plazo es la inserción de transporte eléctrico. El desarrollo de la infraestructura de recarga para vehículos eléctricos en México ha mostrado un progreso significativo hasta abril de 2024. Los esfuerzos combinados del gobierno, el sector privado y la sociedad civil han sentado las bases para una red de carga robusta y accesible. Sin embargo, aún quedan desafíos por superar, especialmente en términos de cobertura geográfica y capacidad de la red eléctrica. La legislación y normativa juegan un papel importante, aunque el país ya cuenta con leyes en materia, como la Ley General de Cambio Climático, la Ley de la Industria Eléctrica y la Ley de Transición Energética, en las que se inserta la Estrategia Nacional de Cambio Climático y el cumplimiento de las Contribuciones Determinadas a nivel Nacional como objetivos a cumplir en el plan de reducciones de GEI como país, aún falta planear metas y tiempos concretos para cumplir y atender en la infraestructura para el sector transporte y las adaptaciones planificadas dirigidas al contrarrestar el cambio climático. La implementación de Sistemas de Energías Renovables y BESS en Infraestructura de Recarga en México abona a que la descarbonización del transporte sea posible, aunque este cambio de tiene que darse a la par con la migración generar energía eléctrica basada en fuentes renovables, teniendo voluntad de sociedad, gobierno e instituciones para generar los cambios que se requieren para el impacto global, a corto, mediano y largo plazo, para tener un desarrollo sostenible del sector. Es prioritario adoptar políticas públicas escalonadas para la transición de vehículos y de fuentes de energía para poder cumplimiento a lo que se aproxima antes de concluir la siguiente década. Hay mucho por hacer en el país, sin embargo, la continua expansión y mejora de esta infraestructura será crucial para facilitar la transición hacia la movilidad eléctrica en el país, contribuyendo a la reducción de emisiones y al cumplimiento de los objetivos de sostenibilidad de México. El éxito futuro dependerá de la persistencia en la implementación de políticas de apoyo, la innovación tecnológica y la colaboración entre todos los actores involucrados.
6. Glosario BESS: Siglas en inglés de Batery Energy Storage System Sistemas de almacenamiento de energía en baterías. Descarbonización: proceso progresivo de reducción de nuestras emisiones de carbono a la atmósfera. Electrolinera: estaciones de recarga para los autos eléctricos e híbridos-enchufables. Off-grid: fuera de red, no estar conectado a la red eléctrica pública. V2G: Siglas en inglés de Vehicle-to-grid, es un sistema que permite a los VE comunicarse con la red eléctrica pública e incluso devolver la electricidad a la red en caso de apagón, para satisfacer la demanda de energía.
7. Referencias Hernández, M., Cruz-Acevedo, M., Fabela, J., Hernández, J., Flores, O. y Vázquez, D. (2023). Diagnóstico del desarrollo tecnológico en México para la incorporación de la electromovilidad en el autotransporte. [Publicación técnica No. 729]. Instituto Mexicano del Transporte. [Archivo PDF]. https://imt.mx/archivos/Publicaciones/PublicacionTecnica/pt729.pdf Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático. [INECC]. (2015). Inventario Nacional de Emisiones de Gases y Compuestos de Efecto Invernadero 2013. México: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático. [INECC]. (2023). Inventario Nacional de Emisiones de Gases y Compuestos de Efecto Invernadero 2020-2021. [Consulta en línea]. https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/853373/10-2023_INEGyCEI_2020_2021.xlsx Lara, M. y Li., J. (2024). México Emisiones y fuentes de los Gases de Efecto Invernadero. BBVA Research. [Consulta en línea]. 2024-Emisiones-y-fuentes-GEI-Mexico.pdf López, M., García, D. y Vega, J., D. (2024). Estado del arte acerca de la descarbonización del transporte en México. [Publicación técnica No. 799]. Instituto Mexicano del Transporte. [Archivo PDF]. https://imt.mx/archivos/Publicaciones/PublicacionTecnica/pt799.pdf Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes [SICT]. (2023). Lineamientos para el mapa de ruta tecnológica del Transporte Terrestre en México. Visión 2021 – 2050. [Consulta en línea]. pts-016-02-mapa-de-ruta_resumen-alta.pdf (www.gob.mx) Climate Watch. (2023). GHG México 1990-2020. [Consulta en línea]. https://www.climatewatchdata.org/countries/MEX?end_year=2020&tart_year=1990
LÓPEZ Guadalupe HERNÁNDEZ Marco GARCÍA Daniel “Las opiniones expresadas en esta publicación son de los autores y no necesariamente reflejan los puntos de vista del Instituto Mexicano del Transporte.”
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