Tecnologías Alternativas de propulsión en Flotas de Servicios Públicos. Gijón 12 de Marzo de 2014 Francesc González Balmas Presidente de STA

Transcripción

1 Tecnologías Alternativas de propulsión en Flotas de Servicios Públicos Gijón 12 de Marzo de 2014 Francesc González Balmas Presidente de STA

2 Introducción y motivos

3 Las motivaciones medioambientales - Locales Plan Nacional Español Calidad Aire Directiva Europea Calidad del Aire /50 Plan Calidad Aire ( ) 7 AREAS 13 OBJETIVOS 34 MEDIDAS NO cumplimos ninguna de las Grandes Ciudades Europeas

4 Tendencias en motores / escapes Las grandes inversiones realizadas por la industria de automoción para reducir las emisiones gaseosas han llevado a estas a niveles sostenibles El nuevo desafío es la reducción del CO2 120 Reducción Emisiones Escape desde 1995 (%) CO 2 CO NOx VOC Benzene PM-diesel CO2 SO2 0 EURO1 EURO2 EURO3 EURO4 EURO5 EURO6 Source: Auto Oil II La introducción de nuevas tecnologías de control de emisiones, tanto en vehículos de gasolina como diesel, hace que se vayan cumpliendo las distintas Normativas de Emisiones

5 Las motivaciones medioambientales - Globales Plan Nacional Español Reducción GHG Directiva Europea Reducción GHG 20 / 20 / 20 Pacto de Alcaldes 2008 TÉCNICAS REDUCCIÓN CONSUMO ENERGÍA Reducción del 20% de energía y Emisiones CO2 en 2020

6 Compromisos de los fabricantes 2020 = 95 g/km Reducir las emisiones de CO2 a 120 g/km en el promedio de la gama de vehiculos producida por cada fabricante a partir de 2012 Directiva 443/2009 Alcanzar un promedio en la gama de 95 g/km a partir del 2020 En Europa ja había un compromiso previo de llegar a 140 g/km a partir del 2009

7 Las motivaciones medioambientales - Locales PERO!!!!! LA UTILIZACIÓN DE LOS VEHÍCULOS DENTRO DE GRANDES CIUDADES HACE QUE ESTAS REDUCCIONES NO SEAN SUFICIENTES Y EN VEHÍCULOS PESADOS, DIFÍCIL REDUCIR CO2 ENTONCES HAY QUE UTILIZAR TECNOLOGÍAS DE PROPULSIONES ALTERNATIVAS

8 Tecnologías consideradas

9 Tecnologías consideradas VEHÍCULOS NUEVOS 1. Biocombustibles Biodiesel B30 2. Combustibles gaseosos (GNC/GNL/GLP) 3. Hidrógeno : Fuel cell 4. Vehículos Hibridos 5. Vehículos Eléctricos a Batería FLOTA EXISTENTE - Filtros en el escape (CRT + SCR). - Eco-conducción. - Auditorías consumo combustible.

10 Política sustitución U.E. Año Biocarburantes Gas Natural Hidrógeno TOTAL % % % %

11 Biocombustibles

12 Qué son los Biocombustibles? Denominamos biocombustible a cualquier tipo de combustible que derive de la biomasa. Los combustibles de origen biológico pueden sustituir parte del consumo en combustibles fósiles tradicionales (como el petróleo o el carbón). Son renovables Los biocombustibles más usados y desarrollados son el bioetanol y el biodiésel. Los biocombustibles sin usar proceden de cultivos como colza, girasol, soja (biodiesel) ó maíz y caña de azúcar (bioetanol), que son cultivados para este propósito.

13 Efecto consumo combustible El consumo de biodiesel es superior al consumo de gasoil, debido a su menor PCI. A medida que aumentamos el porcentaje de biodiesel en la mezcla, aumenta su consumo. Podríamos decir que en: B100 aproximadamente hay entre un 10 y un 12% más de consumo. B 30 aproximadamente hay entre un 3 y un 4% más de consumo. B 10 aproximadamente hay entre un 1 y un 1,5% más de consumo. El mismo efecto se da en el Bioetanol. Con un E85 (85%etanol), el aumento de consumo alcanza el 70-80%.

14 Efecto emisiones contaminantes (con B100) La utilización de biodiésel como combustible presenta los siguientes efectos positivos: Disminución de las emisiones globales de CO 2 en un % Disminución de emisiones de: CO en aproximadamente un 20% HC en aproximadamente un 20% PM en aproximadamente un 30% Ligero aumento de NOx en aproximadamente un 5%

15 Combustibles gaseosos

16 EL GNC (Gas Natural Comprimido) Densidad energética baja. Grandes depósitos. Aumento tara Almacenamiento a bordo a alta presión (200 bar) En un autobús urbano - 15 pasajeros Distribución por gasoducto a las cocheras. Compresores Autonomía de unos km. Reservas mundiales mayores que petróleo ( 75 vs. 50 años) Combustión en motor ciclo Otto. Aumento consumo Comportamiento neutral emisión CO 2 Con catalizador 3-vías, emisiones muy bajas (EEV)

17 VEHÍCULOS GNC AUTOBÚS GNC CAMIÓN BASURAS GNC

18 Instalaciones Repostaje GNC Compresor de GNC Surtidor de GNC Comprime el gas hasta 230 bars Repostaje en 3 minutos

19 EL GNL (Gas Natural Licuado) El GNL se almacena en estado líquido a una temperatura de unos -160 ºC dentro de unos depósitos a baja presión. Mayor autonomía del vehículo (700 km aproximadamente). Los tanques de GNL de los vehículos son mucho más ligeros que los de GNC El GNL no está odorizado, lo que puede restar seguridad al vehículo y a la instalación de carga. Distribución por camión a las estaciones de recarga. Limitación: aplicación en aquellos usos en los que el consumo de gas sea lo más regular y constante posible. Si el vehículo no se utiliza durante unos días, la presión del tanque puede aumentar hasta disparar las válvulas de seguridad, permitiendo el escape del gas.

20 Instalaciones Repostaje GNL

21 Vehículos de GN en el Mundo EU & EFTA: China: Iran: Pakistan: India: Brasil: Argentina: TOTAL NGV S = Total Filling Stations =

22 Vehículos de GN en Europa ITALIA = UCRANIA = RUSIA = ARMENIA = ALEMANIA = BULGARIA = SUECIA = FRANCIA = SUIZA = ESPAÑA = TOTAL NGV s =

23 EL GLP (Gas Licuado de Petróleo) Qué es el GLP? Una mezcla de gas butano y propano que se almacena en estado licuado a una presión entre 5 y 10 bares a temperatura ambiente. Su uso como carburante está definido a nivel europeo por la norma UNE-589. De dónde proviene? La mayoría de su producción (>60%) se obtiene directamente de los yacimientos de gas natural. El restante viene de la destilación de petróleo. De ahí viene su nombre: Gas Licuado de Petróleo o GLP

24 EL GLP (Gas Licuado de Petróleo) Dónde se usa GLP? Actualmente hay mas de 11 millones de vehículos en el mundo circulando con GLP, de ellos 3 millones en la UE. En Europa hay mas de 13,500 estaciones de servicio de GLP en Italia, Alemania, Polonia, Holanda, etc. Es el GLP ecológico? Reduce las emisiones de CO 2 en un 10% comparado con gasolina 95RON. No emite partículas en los gases de escape. Es una alternativa para mejorar la calidad de aire en las grandes ciudades.

25 Hidrógeno : Fuel Cell

26 El Hidrógeno Densidad energética muy baja. Grandes depósitos. Aumento tara Almacenamiento a bordo a muy alta presión ( bar) En un autobús urbano - 25 pasajeros El hidrógeno no existe libre. Hay que fabricarlo : - Electrólisis de agua - Reformado de compuestos hidrogenados Autonomía de unos km. en autobús / 600 km en coche No hay emisión de CO 2. Sólo la derivada proceso producción Fuel Cell = 0 emisiones. En el escape sólo hay vapor de agua

27 Principio de funcionamiento de una Pila Combustible

28 Pila de Combustible en autobuses Mercedes CITARO Fuel Cell

29 Pila de Combustible en turismos Proyecto Honda FCX Clarity Potencia 95 kw (127 hp) Velocidad 160 km/h Batería Ion Litio Autonomía 570 km MOTORES ELÉCTRICOS PILAS DE COMBUSTIBLE

30 Vehículos híbridos

31 Vehículos Híbridos El automóvil híbrido no es tan reciente Lohner 1907 Los primeros híbridos Vehículo diseñado por Ferdinand Porsche y fabricado por Lohner. Estaba equipado con motor térmico y motores eléctricos en las ruedas delanteras. No tuvo continuidad porque las baterías de Pb Acido no tenían Carga recarga ni estable ni suficiente para controlar el proceso de recuperación de energía i la transición Motor térmico Motor eléctrico, entre otros factores de la época. (materiales, mecanismos, etc.)

32 Vehículos Híbridos Tipos de Híbridos SERIE (Extended Range)- Motor térmico > Motor eléctrico/generador > Motor eléctrico de tracción/baterías - Caso del Opel Ampera PARALELO Motor térmico + Motor eléctrico/generador > Transmisión a ruedas mecánica (no funciona en eléctrico puro) - Caso del Honda Civic/Insight PARALELO-SERIE Motor térmico + Motor eléctrico /Generador > Transmisión mixta a ruedas mecánica - eléctrica continuamente variable en función de la demanda de potencia y de la carga de las baterías (funciona en eléctrico puro) - Caso del Toyota Prius y del Lexus Variante PLUG IN - Recarga de baterías independiente (conexión a red) para funcionar en eléctrico puro, con autonomía limitada - Caso de los nuevos Toyota Prius y Lexus

33 Esquema eléctrico VH Serie Vehiculo Red Elèctrica 220v Cargador baterias (inversor ca cc) Baterias V cc Electrónica de potencia Ruedas Motores de tracción Inversor cc-ca Electrónica de control Transformador cc > cc Dispositivos eléctricos

34 Vehículos Híbridos TOYOTA PRIUS Serie/Paralelo MAN Serie VOLVO Paralelo HONDA CRZ Paralelo DENNIS Serie

35 Vehículos Híbridos Ejemplo VH Serie: Opel Ampera Motor eléctrico + combustión Autonomía 700 km (60 km en modo eléctrico) Batería Li-ion 16 kw/h; 181 kg Motor eléctrico síncrono 111 kw / 370 Nm Motor térmico 1.4l gasolina; 53kW conectado al generador Peso total : 1588 kg

36 Vehículos Híbridos CAMIÓN RECOGIDA BASURAS CENTROS URBANOS

37 Vehículos eléctricos

38 Historia del Vehiculo Eléctrico Puro Los primeros eléctricos Entre 1832 y 1839 Robert Anderson inventó el primer carruaje de tracción eléctrica, con pila de energía no recargable. Poco después se patentó la línea electrificada, pero eso no valía para coches, solo para trolebuses o trenes. Las primeras baterías recargables aparecieron antes de 1880, ahí comenzó realmente el coche eléctrico. LA JAMAIS CONTENTE Se hicieron con las carreteras en poco tiempo, en 1900 podemos considerar su apogeo, cuando eran los coches que más se vendían, mucho más que los de vapor o gasolina. De hecho, en 1899 un coche eléctrico, La Jamais Contente, superó por primera vez los 100 km/h e instauró un récord de velocidad.

39 Esquema Vehículo Eléctrico Puro Vehículo Red Eléctrica 220v Cargador baterías (inversor ca cc) Baterías V cc Transformador cc > cc Electrónica de potencia Inversor cc-ca Ruedas Dispositivos eléctricos Motores de tracción Electrónica de control

40 Autonomía de 190 km Baterías recargables al 80% de su capacidad en aprox. 30min Carga completa de baterías en 8 h Ejemplos de VE: Nissan Leaf

41 Vehículos Eléctricos Ejemplos de VE : Mitsubishi MIEV Autonomía 160 km Vmax 130 km/h 4 plazas Motor síncrono 47kW / 180Nm Batería Ion Litio 16kW/h Peso 200 kg Recarga 7h/220 V 30min 50 kw corriente trifásica

42 Vehículos Eléctricos AUTOBÚS ELÉCTRICO BATERÍA - BYD AUTOBÚS ELÉCTRICO TOSA CARGA DE OPORTUNIDAD AUTOBÚS ELÉCTRICO CARGA DE OPORTUNIDAD

43 Tecnología de Baterías Usada en el 80% de electrónicas portátiles

44 Tecnologías para flotas ya existentes

45 FILTROS DE ESCAPE INSTALACIÓN DE FILTROS DE ESCAPE EN VEHÍCULOS DIESEL FILTROS DEL TIPO SCR+CRT REDUCCIÓN EMISIONES NOx = 60% PM10 = 90% TMB LO HA INSTALADO A 425 BUSES CONVIERTE EURO II EURO IV EURO III EURO V

46 ECO - CONDUCCIÓN Técnicas para conducir el vehículo en los puntos de mejor rendimiento de motor, y aprovechamiento del frenado. Buscan evitar aceleraciones y frenadas bruscas Llevar el motor en su régimen de funcionamiento óptimo. Revoluciones ni muy altas ni muy bajas. Utilización de la propia deceleración del motor para evitar uso excesivo de los frenos. Menor desgaste de frenos. Evitación de periodos de ralentí excesivos. Paro motor. En los coches nuevos lo hace el sistema Start-Stop Se consiguen reducciones de consumo del 6 10%

47 AUDITORÍAS CONSUMO COMBUSTIBLE En las técnicas de Eco-Conducción, la efectividad se reduce con el tiempo. El conductor tiene tendencia a volver a su forma habitual de conducir. Las auditorías se realizan leyendo parámetros que controla el propio sistema CAN del vehículo (rpm, aceleraciones, ralentí, frenadas, etc.) El sistema lleva un semáforo (rojo-amarillo-verde) al tablier. Indica on-line al conductor si lo hace bien o no. En flotas, permite establecer ranking de conductores (bonus-malus), y programar refuerzos de formación. Se consiguen reducciones de consumo del 6 10%

48 Conclusiones

49 CONCLUSIONES El vehículo gasolina/diésel es capaz de cumplir las sucesivas legislaciones de emisiones. Para mejorar emisiones, uso de Filtros Gases Escape. Para mayores exigencias medioambientales (EEV) es preferible recurrir a combustibles / tracciones alternativos. Los biocombustibles tenderán a jugar un papel cada vez más importante como sustitutos del petróleo. El gas natural no es sólo una alternativa de futuro, es una solución viable de presente. Asimismo el GLP. Los vehículos híbridos van a ser una opción razonable, para combinar eficiencia y respeto medioambiental. Reducción CO 2 A medio / largo plazo llegarán el Hidrógeno y el vehículo eléctrico puro, con baterías.

50 El Vehículo Eléctrico: Desafíos tecnológicos, infraestructuras y oportunidades de negocio 240 páginas 21 x 24 cm

51 Muchas gracias por su atención STA