Cero Emisiones- La clave de un Transporte Sustentable Mauricio Osses Departamento Ingeniería Mecánica Universidad Santa María - Chile
Cómo lograr cero emisiones de manera sustentable? Costos Medidas
Santiago de Chile
Reducción de Emisiones por Transporte Transport Emissions Emissions per unit of fuel Fuel consumption per unit of transport service = x x Total transport services demanded Cleaner Fuels Maintaining Fuel Standards Alternative Fuels Vehicle Technology Vehicle Replacement Strategies Source: Reducing Air Pollution from Urban Transport Ken Gwilliam, Masami Kojima, and Todd Johnson The World Bank 2004 Improving Fuel Efficiency through Vehicle Technology Increasing Fuel Efficiency through Vehicle Operation Encouraging Nonmotorized Transport Regulation and Control of Public Road Passenger Transport The Role of Mass Transit Land Use Policy Road Pricing Physical Restraint Policies Parking Policies The Special Problem of Motorcycles
Combustibles Convencionales: Diesel
Combustibles Convencionales: Gasolina
Precios combustibles en Chile
Estándares Emisión y Combustibles
Estándares Emisión y Combustibles
Estándares de Emisión para Buses Urbanos según Norma Europea Norma Fecha Implementación Santiago CO HC NOx PM Unidad Euro I Sep.1993 4.5 1.1 8.0 0.36 gr/kwh Euro II Sep.1996 4.0 1.1 7.0 0.15 gr/kwh Euro III Sep.2002 2.1 0.66 5.0 0.10 gr/kwh
Actualización PPDA Reformulación y Actualización PPDA RM Santiago - Obtener una reducción del 24 % de la emisiones directas de PM10. - Generar las condiciones para que los vehículos en uso reduzcan sus niveles de emisiones en tanto cumplan su vida útil. - La aplicación de limites de emisión de MP más exigentes para vehículos nuevos. - Crea incentivo para la instalación de Sistema Post-Tratamiento de emisiones (Filtro de Partículas) en buses usados. - Incorporación de Sistema Post-Tratamiento de emisiones (Filtro de Partículas) en buses Nuevos a partir del año 2011
[N / kw-hr] [gr/kw-hr] Búsqueda de Tecnologías Para Reducir Emisiones 0,50 0,40 0,29 0,40 Emisiones MP 0,33 0,30 0,20 0,10 0,22 0,00 0,00 0,10 0,01 0,00 1,0E+16 1,0E+15 1,0E+14 1,0E+13 1,0E+12 1,0E+11 1,0E+10 ETC ETC ETC ETC ETC ETC ETC ETC MB MT 1115 SIN FILTRO 2,0E+14 VOLVO B9 SIN FILTRO 2,0E+14 VOLVO B9 CON FILTRO VOLVO B7 SIN FILTRO VOLVO B7 CON FILTRO MB 4A 1420 SIN FILTRO MB MP1420 CON FILTRO MB SA 1318 SIN FILTRO EURO III EURO II EURO I Emisiones Cantidad de partículas 9,7E+10 2,3E+14 ETC ETC ETC ETC ETC ETC ETC ETC MB MT 1115 SIN FILTRO VOLVO B9 SIN FILTRO VOLVO B9 CON FILTRO VOLVO B7 SIN FILTRO Pruebas efectuadas en Laboratorio 3CV (MTT) 4,7E+10 VOLVO B7 CON FILTRO 1,6E+14 MB 4A 1420 SIN FILTRO 2,7E+10 MB MP1420 CON FILTRO 2,6E+14 MB SA 1318 SIN FILTRO EURO III EURO II EURO I
Tecnologías para Reducir Emisiones en Flota SUBUS FILTRO CRT
Evolución Tecnología en Buses EURO I EURO II Tecnología Antigua ACCIONAMIENTO MECÁNICO Bomba en Línea Inyección Mecánica EURO III Tecnología Actual Inyector Bomba Inyección Electrónica [ECU] Common Rail (B7)
Búsqueda de Tecnologías Para Reducir Emisiones Fabricante de Sistemas Post-Combustión y cuya Tecnología posea Certificación Internacional (Vert ó California) HJS (Alemania) Engine Control System (Canadá) Pirelli (Italia) Donaldson (USA) Eminox (Inglaterra)
Tecnología Instalada en La Flota SUBUS Chile S.A. Filtro CRT: Es una Trampa de regeneración continua que reduce el monóxido de carbono, los hidrocarburos y principalmente el Material Particulado. Este sistema posee certificación Internacional y Nacional, reduciendo en un 90% las emisiones. Producto Original y Recomendado por el Fabricante de Motores VOLVO
Emisiones y Particulado Efecto Filtro CRT
Sistema Instalado en 564 Buses Volvo B9S Usados Filtro CRT A fines del año 2009 se han instalado 564 Filtros de Partículas en Buses Articulados
Sistema Instalado en 564 Buses Volvo B9S Ubicación en un bus Articulado de 18 Metros
Sistema Instalado en 189 Buses Volvo B7R 109 Buses con CRT en motor de 7 Litros con Sistema de Inyección Bomba Inyectora controlada Electrónicamente 80 Buses con CRT en motor de 7 Litros con Sistema de Inyección Common Rail
Sistema Instalado en 176 Buses Mercedes Benz LO-915 Buses ingresados a la Compañía en Sep/2012
Participación Flota [%] N Buses Flota SUBUS con Sistema Post-Combustión Flota SUBUS [%] [%] Flota SUBUS Flota SUBUS [N ] N Buses SUBUS 100% 90% 1.000 900 924 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 73,04% Buses EURO III con CRT 2,61% Buses EURO V con SCR 24,35% Buses EURO III 800 700 600 500 400 300 200 100 - Buses EURO III con CRT 33 Buses EURO V con SCR 308 Buses EURO III Flota a Nov/2013
Monitoreo Periódico de Niveles de Contrapresión Indicador de Servicio Electrónico ESI: El ESI utiliza tecnología electrónica y digital para detectar el aumento de la contrapresión de un sistema CRT. Proporciona información visual que permite indicar el estado de un filtro CRT, aumentando su vida útil. Indica rápidamente la existencia de problemas en el motor.
Mantención a Filtros CRT Monitoreo ESI Lectura Periódica del Dispositivo ESI
Mantención a Filtros CRT Equipos de Limpieza
Mantención a Filtros CRT Problemas Detectados Elementos Catalizador y Cerámico Destruidos
Mantención a Filtros CRT Problemas Detectados Elemento Cerámico contaminado con Lubricante Elemento Cerámico contaminado con Diesel
Mantención a Filtros CRT Problemas Detectados Elemento Cerámico Trizado
Mantención a Filtros CRT Problemas Detectados Elemento Cerámico con exceso de saturación
Mantención a Filtros CRT Problemas Detectados Elemento Cerámico con desprendimiento
Nuevo desafío diesel: reducción de NOx
Reducción de NOx
Buses Híbridos y Eléctricos en América Latina
Contexto General Ciudades y Tecnologías 4 ciudades participantes: Sao Paulo, Rio de Janeiro, Bogotá, Santiago. 6 proveedores de buses: BYD, Eletra, Hankuk Fiber, M-Benz, Volvo, Youngman. 5 tecnologías diferentes, 17 buses: 2 buses 100% eléctricos 7 buses híbridos 1 trolleybus 1 bus diesel con filtro 6 buses diesel de referencia
Medición de posición y velocidad instantánea por segundo con GPS Medición de humedad relativa y temperatura ambiente Transporte de gases a temperatura controlada, 200ºC Sistema de dilución con filtro HEPA para aire ambiente Sistema de medición de flujo y muestreo de gases Equipo generador para equipos eléctricos con soporte de batería Bus cargado con sacos de arena ( 50% de su capacidad de pax) Bomba de vacío para muestreo de material particulado, 10 l/m Sistema de análisis y adquisición de datos para gases Computador de apoyo para unidad de medición de gases Sistema de medición y adquisición de datos para partículas Computador de apoyo para unidad de medición de partículas
Resultados: Emisiones
Resultados: Emisiones En promedio, las tecnologías de buses híbridos en paralelo registraron 26% menos emisiones de CO 2 que las tecnologías diesel estándar, bajo condiciones comparables de peso, recorridos y condiciones de tráfico (todos los resultados fueron normalizados usando un ciclo de conducción común). Las reducciones promedio de contaminantes criterio, cuando se compararon tecnologías hibridas en paralelo con tecnologías solo diesel, fueron de 62% para óxidos de nitrógeno, 72% para particulado fino, 73% para hidrocarburos no quemados, y 80% para monóxido de carbono.
Emission Reduc on parallel-hybrid versus diesel Híbridos Paralelo vs Diesel 100% 90% 80% Rio de Janeiro Sao Paulo Average 72% 73% 80% 70% 60% Bogota San ago 62% 50% 40% 30% 26% 20% 10% 0% CO2 NOx PM1.5 THC CO
Resultados: Consumo Energético
Consumo buses híbridos El consumo promedio de combustible de las tecnologías híbridas en paralelo fue 31% más bajo que el bus diesel. Esto aumenta a 38% si se excluye el valor para Rio de Janeiro. Los resultados de consumo de combustible para los buses híbridos en serie fueron más pobres que los de los buses diesel en Río de Janeiro (+51%) pero mejoraron y fueron mejores que los buses diesel en Sao Paulo (- 22%).
Consumo eq. buses eléctricos Las tecnologías eléctricas con baterías mostraron diferencias entre ciudades y por tipo de vehículo. Se obtuvo un promedio de 77% menor consumo energético equivalente en las dos ciudades donde se midieron buses eléctricos completamente nuevos (81% en Bogotá; 73% en Santiago). El consumo equivalente de combustible para el trolley bus en uso medido en Sao Paulo fue 56% más bajo que el bus diesel.
Consumo de combustible
In partnership with: HYBRID ELECTRIC BUS TEST PROGRAM IN LATIN AMERICA: Economic Analysis of the Program Prepared by:
Electrics achieve savings of ~20% compared to diesel assuming partially local production and preferential rates for the imported parts Rio de Janeiro Lifecycle Costs ( 000 BRL, 10-Year Net Present Value) 113 217 441 29 260 340 29 195 340 54 108 127 Taxes Maintenance 313 161 507 57 507 44 717 48 Fuel/Energy Financing Capital investment and salvage value Diesel Hybrid High Case Hybrid Low Case Electric 10-year total 1,246 1,194 1,115 1,054 Financing Maintenance costs Salvage Value 10% interest 5 year term (baseline) 30% of bus value (BRL 123,280) 5% interest 10 year term +20% higher than diesel 10% of battery value 5% interest 10 year term -10% lower than diesel 30% of battery value 5% interest 10 year term -50% lower than diesel 30% of battery value Electric buses achieve significant savings in lifecycle costs compared to diesel Hybrids are less costly than diesel even accounting for higher maintenance costs Assumes electric buses are partially produced/assembled locally, bypassing most import taxes. 10-year diesel costs includes purchase/resale of new bus after 5 years of operation. Capital investment includes deduction for salvage value; Taxes include annual taxes related to bus ownership. Bus costs/initial taxes are as follows: Diesel (BRL 329K/ BRL 140K), Hybrid (BRL 493K/BRL 151K), Electric (BRL 735K/BRL 175K). Battery total value for hybrids are BRL 163K; For electrics value is BRL 340K. Salvage value represents % of total value discounted to year zero.
Rio de Janeiro uptake: An aggressive transition scenario for Rio requires favorable financing and clean buses produced domestically Rio de Janeiro Potential Fleet Transition in Rio de Janeiro, 2013-2023 (Illustrative High Uptake Scenario) (number of buses in service) Rio fleet is expected to consolidate from 9,000 to 8,300 buses by 2016 Steady conversion between 2013 and 2017 of 4% to 10% of the fleet converting to hybrid or electric each year, declining to ~5% each year through 2013 By 2023 nearly 2/3 of fleet is composed of hybrid or electric buses 9,000 9,000 8,540 433 865 7,353 211 1,690 6,549 8,300 415 2,075 5,810 623 2,241 5,437 830 2,407 5,063 1,079 2,573 4,648 1,328 2,739 4,233 1,577 2,905 3,818 1,826 3,071 3,403 8,300 2,075 3,237 2,988 Hybrid (30%) Electric (34%) Diesel (36%) 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 Assumptions and Drivers of Change: Import tax reduction/elimination for electric buses goes into effect in 2013; Local production begins in 2017 BNDES provides concessional loans for hybrid and electric buses at lower interest rates compared to diesel buses Electric buses are somewhat more cost competitive in Rio due to relatively high fuel efficiency of diesel fleet Domestic hybrid manufacturer (Volvo) is effective at bringing capital and maintenance costs down steadily to compete more effectively with diesel alternatives 2022 2023 Source: Dalberg estimates based on projections and assumed annual conversion rates
Una Visión Europea
Sistemas con MCI
Sistemas Alternativos al MCI
Evaluación general - leyenda
Evaluación sistemas convencionales
Evaluación sistemas cero emisión
Resultados para Europa y para América Latina también? Offering a similar performance to conventional buses, alternative powertrains can significantly reduce local and GHG emissions for a limited price premium until 2030 Opportunity e-buses and hydrogen fuel cell buses are the most promising zero local-emission powertrains The price premium for alternative powertrains could be significantly reduced or eliminated Diesel hybrid options could provide cost-effective solutions in the short term
Reducción de Emisiones por Transporte Emisiones Transporte Emisiones por Consumo por = unidad de x unidad servicio x combustible de transporte Demanda de viajes a sector transporte Combustibles convencionales más limpios Combustibles alternativos Energías alternativas (electricidad, H2) Tecnologías vehiculares de retrofitting Cumplimiento de estándares Estrategias de renovación de flota Mejoramiento por tecnología vehicular Mejoramiento por operación de los vehículos (ITS) Incentivo a medios de transporte no motorizados Regulación y control de transporte público de pasajeros y carga Sistemas integrados de transporte masivo Políticas de uso de suelo Políticas de cobro por estacionamiento Políticas de cobro por uso de infraestructura vial Políticas de restricción de acceso (zonas verdes) Disminución de viajes por masificación de internet
Muchas gracias por su atención mauricio.osses@usm.cl, maosses@issrc.org