186 CAPÍTULO 9: CONCLUSIONES Y ESTUDIOS FUTUROS 9.1

Proyecto Fín de Máster:
Regulación Eólica con Baterías en Vehículos Eléctricos.
Ana Isabel Almendros Molina
CAPÍTULO 9: CONCLUSIONES Y ESTUDIOS FUTUROS
9.1. Conclusiones
Este estudio pone de manifiesto que la introducción en el mercado del
vehículo eléctrico se considera favorable para contribuir a la consecución de los
objetivos que plantea la Directiva Europea 20/20/20, pues apoya la utilización
de
las energías renovables, pudiendo aprovechar la energía excedente en
horas valle para la recarga de las baterías y reduce las emisiones de gases
efecto invernadero. Se consigue una reducción de las emisiones de CO2 entre
62-68 %, en transporte urbano y rural.
En la tabla siguiente se muestra la comparación entre los consumos
obtenidos en los circuitos de conducción estudiados en este proyecto,
correspondientes a energía primaria, petróleo, así como las emisiones de CO2,
en dos tipos de vehículo, eléctrico y de combustión diesel:
E.primaria
Petróleo
CO2
Tipo de
Tipo de
(MJ)
(l.)
(kg)
vehículo
circuito
3,792
0,028
0,8613
VE
*0,17l/100 Km
*5,22 gr/km
0,881
2,299
*5,34l/100 Km
*139,5 gr/km
84,14%
96,82%
62,53%
Ahorro del VE
30,47
0,221
3,524
VE
*0,28l/100 Km
44* gr/km
5,012
11,12
23,92
127,01
V.Diesel
Urbano
Rural
V.Diesel
*6,33l/100 Km *140,56 gr/km
76%
95,58%
68,31%
Ahorro del VE
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Las restricciones de energía eólica por baja demanda en horas valle que
supone una pérdida de oportunidad de dicha fuente de energía renovable,
según los datos recogidos por la AEE, para el 2010 son de 309,3 MW. Esta
cantidad supone una pérdida de oportunidad del 1,54%. Este excedente de
energía podría haber sido cubierto con 90.438 vehículos eléctricos de 24 kWh
de capacidad. Si se estima el recorrido medio anual de un vehículo en 15.000
km, la introducción de esos vehículos eléctricos, hubieran supuesto evitar la
emisión de 129.145 t. de CO2 a la atmósfera. Si se consideran los 6,5 millones
de vehículos eléctricos que podrían integrarse en el sistema eléctrico sin
inversión en activos de generación y transporte, siempre que se hiciera una
recarga inteligente de baterías, durante las horas valle de la curva de la
demanda eléctrica, se evitaría emitir a la atmósfera más de 9 millones de
toneladas de CO2.
Sin embargo, aunque es un ahorro considerable, al analizar distintos
ciclos de conducción, se pone de manifiesto las limitaciones de esta tecnología,
pues el vehículo eléctrico no responde a velocidades altas, por encima de los
115 Km/ h, cuando está cargado con tan sólo 2 pasajeros y con topografía con
inclinación superior al 4%, pues exige una potencia superior a la que dispone.
Además existen restricciones de potencia instantánea pues si a velocidades
altas se producen aceleraciones elevadas, se requiere picos de intensidad por
parte de la batería superiores a las que recomienda el fabricante, en algunos
casos superiores a 2C, lo que provoca un aumento considerable de la
temperatura, así como perdida de las prestaciones técnicas de la batería.
Para poner esta tecnología a punto es necesario analizar en profundidad las
prestaciones técnicas de las baterías. Al realizar ensayos según la norma IEC
61982-4 a distintas tecnologías, la tecnología de ión litio polímero ofrece
mejores resultados de capacidad y energía que las de Litio-Co y litio-Fe.
Al analizar las prestaciones de diferentes tecnologías de litio frente a la
temperatura, se observa que los mejores resultados en los ensayos
se
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obtienen trabajando a temperaturas de 45ºC debido al aumento de la
conductividad iónica del electrolito. A las temperaturas comprendidas entre 25 y
45ºC ofrece las mayores intensidades de descarga y carga, y por lo tanto,
mayor potencia de descarga y regenerativa.
A bajas temperaturas, la capacidad disponible es menor a la nominal.
La batería ensayada se deteriora por encima de
los 34,70 ºC cuando las
intensidades de descarga son del orden de 3C, sin embargo puede alcanzar
temperaturas de hasta 47,89ºC, con intensidades de descarga de 2C.
Una limitación del presente estudio es el no tener acceso a baterías de ión litio
manganeso con estructura espinela, para realizar los ensayos, que disponen
de menor valor de resistencia interna, a la ensayada en la aplicación al
vehículo, que es de litio cobalto y que por lo tanto, soportaría mejor los picos de
carga y descarga.
9.2. Estudios futuros.
En este proyecto, para analizar el comportamiento del vehículo eléctrico con el
modelo obtenido y poder compararlo con las prestaciones y efectos
contaminantes de un vehículo de combustión se ha partido de ciclos de
conducción NEDC y Artemis. En los ciclos NEDC (New European Drive Cycle),
los tiempos de frenada y detención, a causa de los semáforos, benefician
especialmente a los vehículos híbridos y eléctricos. Son ciclos diseñados para
homologación de consumos, donde la velocidad más elevada es 25 Km/h. Sin
embargo, al conducir por ciudad, dependiendo de la localización y calles de
ésta, existen tramos donde es posible alcanzar velocidades muy superiores.
Los ciclos de conducción Artemis son ciclos diseñados para medición de
emisiones de contaminantes, disponen de periodos de tiempo para cambios de
velocidad muy cortos y aceleraciones grandes.
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Por lo tanto, sería interesante diseñar circuitos de conducción, adecuados para
continuar en futuros estudios, analizando el comportamiento de las baterías en
los vehículos eléctricos, y poder probarlos en distintas condiciones que incluyan
factores influyentes como son distintas topografías, longitudes de trayecto,
hábitos de conducción, etc.
Sería interesante invertir en investigación y desarrollo de la tecnología de ión
litio manganeso, con la finalidad de conseguir mayor densidad energética para
poder ofrecer intensidades de descarga y carga más elevadas, y por lo tanto,
poder ofrecer mayor potencia instantánea a un vehículo.
Otro aspecto muy importante a analizar en relación a la aplicación de las
baterías en los vehículos eléctricos, es el incremento de temperatura que tiene
lugar en las baterías con su uso. A partir de cierta temperatura se degradan y
en otros casos los sistemas de protección las ponen en circuito abierto. En el
caso de vehículos híbridos ó eléctricos, en los cuales hay una carga y descarga
continua de baterías, y en el caso de requerir aceleraciones rápidas, la
temperatura puede subir rápidamente de manera que se alcancen valores
inadmisibles. Por este motivo, sería de gran interés poder desarrollar también
un modelo que explique este calentamiento de la batería y poder establecer en
base a él, los criterios de diseño para la refrigeración.
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