Eficiencia Energética en el Sector Transporte. Vehículo

I N S T A L A C I O N E S E L É C T R I C A S
I N S T A L A C I O N E S Y C O N S T R U C C I Ó N
E f i c i e n c i a E n e r g é t i c a e n e l S e c t o r T r a n s p o r t e .
V e h í c u l o E l é c t r i c o
B e r n a r d o P a r a j ó
D e p a r t a m e n t o d e I n g e n i e r í a E l é c t r i c a
1
Contenidos
E n e r g í a y m e d i o a m b i e n t e : e l s e c t o r t r a n s p o r t e
L a m o v i l i d a d s o s t e n i b l e
E l v e h í c u l o e l é c t r i c o
2
E n e r g í a y m e d i o a m b i e n t e : e l s e c t o r t r a n s p o r t e
El procesado de la energía (incluido el sector transporte) es responsable del 80 % de las emisiones de gases de efecto invernadero.
82,0% 79,6%
Con su m o de en erg ía fin a l p or sect ores en E sp a ña , 2007
(f u en t e: I D A E )
30%
4,2% 3,4%
39%
marítimo
11,5% 14,1%
2,1%
aéreo
carretera
1990
2,9%
ferrocarril
2007
17%
10% 4%
transporte
residencial
agricultura
industria
servicios
50 %
47 %
3 %
El transporte por carretera supuso el 23,6 % de las emisiones de GEI en 2009.
3
E n e r g í a y m e d i o a m b i e n t e : e l s e c t o r t r a n s p o r t e
Las emisiones del sector transporte
19%
23%
11%
60%
NO X
14%
SO2
transporte
otros
37%
3%
60%
10%
33%
manufactura y construcción
19%
11%
CO 2
energía
Fuente: Comisión Nacional de la E nerg ía
4
E n e r g í a y m e d i o a m b i e n t e : e l s e c t o r t r a n s p o r t e
¿gasóleo o gasolina?
NOX
(mg/km)
PM
(mg/km)
CO2 WtW
(g/km)
CO2 TtW
(g/km)
CO e HC
(mg/km)
gasóleo
250
25
158
133
550
gasolina
80
0
172
147
1 100
W t W : w el l t o w heel s (p ozo a ru eda )
Tt W : t a n k t o w heel s
emisiones de CO 2
gasól
C
eo
2,6 k g/ l
sen
bo
chum
2,35 k g/ l
5
E n e r g í a y m e d i o a m b i e n t e : e l s e c t o r t r a n s p o r t e
Los combustibles
gases acidi\icantes
equivalente NO2
(g/MJ combustible)
gases efecto invernadero
equivalente CO2
(g/MJ combustible)
gasóleo
1 950
110
gasolina (catalizador)
250
112
propano (glp)
350
80
gas natural
330
76
metanol (de gas natural)
700
85
biogás (metano)
420
34
bioetanol
900
40
biodiésel
1 000
30
6
E n e r g í a y m e d i o a m b i e n t e : e l s e c t o r t r a n s p o r t e
Estrategia 20-­‐20-­‐20
reducir un 20 % las emisiones de CO 2
mejorar un 20 % la eficiencia energética
producir un 20 % de la energía mediante fuentes limpias
incorporar un 10 % de combustible de origen renovable en el transporte
Origen de la energía en España, en 2008
t ot a l ren ova b l es: 7, 6 %
24%
11%
10%
48%
Fu en t e I DAE
hidráulica
eólica
rsu
biomasa
biogás
biocarburantes
geotermia
solar fotovoltaica
solar termoeléctrica
solar térmica
carbón
prod. petrolíferos
gas natural
nuclear
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L a m o v i l i d a d s o s t e n i b l e
1. Cambio modal
Modos de transporte
➡ a pie
➡ bicicleta
➡ transporte público
➡ ...
Planificación
➡ acceso restringido o limitado
➡ aparcamientos disuasorios
➡ TICs para gestión del tráfico
➡ ...
2. Medios más eficientes
3. Uso racional de los medios
Renovación del parque de vehículos
➡ comunicación y Carburantes
➡ biodiésel
➡ bioetanol
sensibilización social
➡ mejora de la seguridad
➡ formación en técnicas de conducción eficiente
➡ ...
Sistemas de propulsión
➡ evolución de los motores de combustión interna
➡ vehículos híbridos
➡ vehículos híbridos enchufables
➡ vehículos eléctricos
➡ ...
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Biocarburantes
Bioetanol
sustituto parcial de las gasolinas
se produce a partir de cultivos agrícolas (cereales o caña de azúcar) o de residuos forestales
compatible con motores convencionales de gasolina
es renovable
más potencia y mejores prestaciones que su equivalente en gasolina
Bioetanol Galicia S.A. (Abengoa Bioenergy)
Curtis (A Coruña)
9
Biocarburantes
Biodiésel
combustible sustitutivo del gasóleo se elabora a partir de aceites vegetales, grasas animales, algas oleaginosas y aceites usados en fritura
no requiere transformaciones en los vehículos actuales
mejora la lubricidad
es biodegradable
es renovable
menores emisiones (0% azufre)
consumos y prestaciones similares
10
Biocarburantes
Biodiésel: el parque móvil del ayuntamiento de Vigo
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E v o l u c i ó n d e l o s m o t o r e s d e c o m b u s t i ó n i n t e r n a
Regeneración de energía en el frenado
desacoplar el alternador en las fases de aceleración e aprovechar las retenciones (soltar el acelerador) e las frenadas para conseguir energía eléctrica
Auto start stop
al soltar el embrague y poner o punto muerto, el motor se apaga automáticamente; cuando se vuelve a pisar el embrague, o motor se enciende
Indicación de cambio de marcha
gestión electrónica del motor que indica el momento más adecuado para cambiar de marcha
Dirección eléctrica
el motor de asistencia de la dirección se acciona solo cuando el conductor lo necesita
Compresor del aire acondicionado con función de desacoplamiento
El compresor se sepárase de la correa mediante un acoplamiento magnético cuando se desconecta el sistema de aire acondicionado.
Aerodinámica activa
trampillas de refrigeración que se abren o cierran en función da situación de conducción (se controlan activamente en algunos modelos)
optimización de las características aerodinámicas del vehículo
...
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S i s t e m a s d e p r o p u l s i ó n
Vehículos híbridos
dos motores, uno de combustión (diésel o gasolina) y uno eléctrico
el freno regenerativo puede ser un generador independiente o bien usar el propio motor eléctrico
ventajas
inconvenientes
menos ruido que el térmico
mayor peso que un coche convencional (hay que sumar el más par y elasticidad
motor eléctrico y, sobre todo, as respuesta más rápida
baterías)
recuperación de energía en más complejidad, mayor deceleraciones
probabilidad de averías
mayor autonomía que un eléctrico precio elevado
puro
mejor funcionamiento en recorridos cortos
consumo notablemente menor
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S i s t e m a s d e p r o p u l s i ó n
Coches de hidrógeno
combustión interna
pila de combustible
autobuses urbanos
proyecto europeo de ensayo en varias ciudades: Madrid, Barcelona, Porto, etc
Coches eléctricos
propulsión robusta y fiable
baterías muy costosas (ion litio)
autonomía: 150 km
inversión alta: 30.000€
costes muy bajos: 1,5 €/100 km
automóviles
vehículos de prueba de varias casas comerciales
autonomía de 400 km y prestaciones aceptables
El p r o b l em a es el m i sm o : ¿d e d ó nd e vend r á l a ener gí a ?
14
¿ d e d ó n d e v e n d r á l a e n e r g í a ?
Red Eléctrica de España: https://demanda.ree.es/generacion_acumulada.html
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¿ d e d ó n d e v e n d r á l a e n e r g í a ?
40000
hidrá ul ica : 5,43 ecopunt os
30000
¿V E?
eól ica : 64,47 ecopunt os
cogeneración, b iogás, sol ar fot ovol t aica, et c.: según t ecnol ogía
20000
g a s n a t u ra l : 2 6 7 , 1 1 e c o p u n t o s
10000
n u c l e a r: 6 7 1 , 8 2 e c o p u n t o s
carb ón: 1.355,92 ecopunt os
0
21:00
23:00
Carbón
01:00
03:00
Nuclear
05:00
07:00
Ciclo combinado
09:00
11:00
13:00
Resto régimen especial
15:00
17:00
Eólica
19:00
21:00
Hidráulica
23:00
01:00
¿VE?
El vehí cu l o el éct r i co es el i nst r u m ent o q u e p er m i t i r á a l ca nza r el o b j et i vo sect o r i a l d e l t r a ns p o r t e d e l a e s t r a t e g i a 2 0 -­‐ 2 0 -­‐ 2 0 ( 1 0 )
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E l v e h í c u l o e l é c t r i c o
Vehículos eléctricos híbridos
asociado al motor de combustión, un motor eléctrico que le complementa
recuperan energía en el frenado y descensos
Vehículos eléctricos híbridos enchufables
además, las baterías pueden ser recargadas desde una red eléctrica externa
autonomía en modo eléctrico de 30 km
Vehículos eléctricos de rango extendido (600 km)
a d e m á s , i n c o r p o r a n u n m o t o r t é r m i c o q u e únicamente se utiliza para cargar baterías y prolongar la autonomía
Vehículos eléctricos puros (150-­‐200 km)
la tracción es íntegramente eléctrica
la energía se almacena en baterías
freno regenerativo
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E l v e h í c u l o e l é c t r i c o
Eliminar barreras de hábito y de opinión sobre el vehículo eléctrico:
Adopción de medidas de discriminación positiva
reservas de espacio y circulación preferente
ventajas fiscales
...
Desarrollo de infraestructuras de carga
en vías públicas y aparcamientos de uso público
vinculadas, destinadas a un único usuario o grupo específico
de carga rápida, especialmente en los accesos a las ciudades
...
Comunicación y formación
plan de comunicación
formación técnica específica
...
...
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E l v e h í c u l o e l é c t r i c o
Medidas de acompañamiento para la eliminación de barreras no tecnológicas
Medidas de carácter legislativo
habilitación legal del gestor de carga
normativa autonómica
normativas locales
...
Incentivos económicos
compra de vehículos
compra de vehículos para flotas
desarrollo de infraestructuras de carga
...
Tarifas ventajosas
tarifa de acceso supervalle
contadores inteligentes
...
19
E l v e h í c u l o e l é c t r i c o
Barreras de carácter tecnológico
Baterías
reducción de coste
aumento de la densidad de carga
prolongación de su vida útil
...
Infraestructuras de distribución de la energía eléctrica
sistemas de gestión técnica y económica de la red
contadores inteligentes de energía eléctrica
...
Infraestructuras de carga
estandarización de componentes
estandarización de medios de control de uso y pago
...
...
“La tecnologí a r esuelve la mayor par te de los pr oblemas que cr ea”
20
E l v e h í c u l o e l é c t r i c o
Baterías
Es el elemento más costoso de los VE
La evolución del vehículo e l é c t r i c o e s t á l i g a d o a l desarrollo de las baterías
Tipo de baterías
Zebra
(NaNiCl)
Polímero de litio (Li-­‐Po)
Iones de litio
(Li-­‐ion)
Níquel hidruro metálico (NiMH)
Níquel cadmio
(NiCd)
Plomo-­‐ácido
Energía
(kW h)
Densidad energética
(W h/l)
125
300
200
300
> 3 000
90
125
270
1 800
90
70
140-­‐300
250 -­‐ 1 000
70
60
50-­‐150
150
72,5
40
60-­‐75
180
82,5
Potencia/peso
(W/kg)
E\iciencia energética
(%)
92,5
21
E l v e h í c u l o e l é c t r i c o
Infraestructuras de distribución de energía eléctrica
Se adaptarán a los nuevos perfiles de consumo
Aparecen nuevos retos en la gestión técnica de las redes de distribución de energía eléctrica
G4V: Grid for vehicle
La red eléctrica abastece la carga del vehículo
El operador técnico podría modular o interrumpir el proceso de carga para adaptarlo a la disponibilidad de la red V2G: vehicle to grid
En función del estado de la red el operador puede utilizar la carga almacenada para apoyar a la red
P e r m i t i r á t r a s l a d a r c a r g a d e períodos de poca demanda (energía barata) a períodos de punta de demanda (energía cara)
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E l v e h í c u l o e l é c t r i c o
Infraestructuras de carga
Tipos de carga
Sistemas conductivos
Conexión eléctrica a una red exterior
Carga inductiva
permite cargar vehículos sin necesidad de enchufarlos
se podrá cargar las baterías aparcando sobre una fuente de energía inalámbrica plana instalada en el suelo de su garaje o integrada en una zona de un estacionamiento público.
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E l v e h í c u l o e l é c t r i c o
Infraestructuras de carga
Tiempo de carga
Lenta
alimentación monofásica en C.A. 230V, <16A
entre 6 y 8 horas, dependiendo de la capacidad de la batería y de la carga previa
Rápida
alimentación trifásica en C.A., 400 V, <32 A
carga completa entre 60 y 80 minutos.
Ultrarrápida
alimentación en C.C. puede suministrar el 80% de carga en 15-­‐30 minutos
regulador de carga externo al vehículo
infraestructuras eléctricas más complejas
disponibilidad de altas potencias
p u n t a s d e d e m a n d a i n t e n s a s ( c a r g a desacoplada)
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