Un vehículo eléctrico con condensadores es un vehículo que utiliza supercondensadores (también llamados ultracondensadores) para almacenar electricidad. [1]
A partir de 2010 [ necesita actualización ] , los mejores ultracondensadores sólo pueden almacenar alrededor del 5% de la energía que pueden almacenar las baterías recargables de iones de litio , lo que las limita a un par de millas por carga. Esto los hace ineficaces como medio de almacenamiento de energía general para vehículos de pasajeros. Pero los ultracondensadores pueden cargarse mucho más rápido que las baterías , por lo que en vehículos como los autobuses que tienen que parar con frecuencia en puntos conocidos donde se pueden proporcionar instalaciones de carga, el almacenamiento de energía basado exclusivamente en ultracondensadores se vuelve viable. [2][actualizar]
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China está experimentando con una nueva forma de autobús eléctrico, conocido como Capabus , que circula sin líneas aéreas continuas (es un vehículo autónomo) utilizando energía almacenada en grandes condensadores eléctricos de doble capa (EDLC) a bordo, que se recargan rápidamente cada vez que el vehículo Para en cualquier parada de autobús (bajo los llamados paraguas eléctricos ), y completamente cargado en la terminal . [ cita necesaria ]
A principios de 2005 se estaban probando algunos prototipos en Shanghai. En 2006, dos rutas de autobuses comerciales comenzaron a utilizar autobuses eléctricos de condensadores de doble capa; una de ellas es la ruta 11 en Shanghai . [3] En 2009, Sinautec Automobile Technologies, [4] con sede en Arlington, Virginia , y su socio chino Shanghai Aowei Technology Development Company [5] están realizando pruebas, con 17 autobuses Ultracap de cuarenta y un asientos que prestan servicios en el área del Gran Shanghai desde 2006 sin ningún problemas técnicos importantes. [6] Sin embargo, durante la Expo de Shanghai en 2010, se utilizaron 40 autobuses con supercondensadores en un servicio especial de autobuses de la Expo y, debido al sobrecalentamiento de los supercondensadores, algunos de los autobuses se averiaron. [7] Los autobuses del piloto de Shanghai son fabricados por Foton America Bus Company, con sede en Germantown, Tennessee. [8] Otros 60 autobuses se entregarán a principios del próximo año con ultracondensadores que suministran 10 vatios-hora por kilogramo . [ cita necesaria ]
Los autobuses tienen rutas muy predecibles y necesitan parar regularmente cada 3 millas (4,8 km) o menos, lo que permite una recarga rápida en las estaciones de carga en las paradas de autobús. Un recolector en la parte superior del autobús se eleva unos metros y toca una línea aérea de carga en la parada; En un par de minutos, los bancos de ultracondensadores almacenados debajo de los asientos del autobús están completamente cargados. Los autobuses también pueden capturar energía al frenar y la empresa afirma que las estaciones de recarga pueden equiparse con paneles solares. Está prevista una tercera generación del producto, que ofrecerá 20 millas (32 km) de autonomía por carga o más. [2]
Sinautec estima que uno de sus autobuses tiene un coste energético de una décima parte del de un autobús diésel y puede lograr un ahorro de combustible de por vida de 200.000 dólares. Los autobuses utilizan un 40% menos de electricidad incluso en comparación con un trolebús eléctrico , principalmente porque son más ligeros [ cita requerida ] . Los ultracondensadores están hechos de carbón activado y tienen una densidad energética de seis vatios-hora por kilogramo (en comparación, una batería de iones de litio de alto rendimiento puede alcanzar 200 vatios-hora por kilogramo, pero el bus de ultracondensadores es aproximadamente un 40% más barato que un bus de batería de iones de litio y mucho más fiable). [2] [6]
También existe una versión híbrida enchufable , que también utiliza ultracaps. [ cita necesaria ]
RATP , la empresa pública que gestiona la mayor parte del sistema de transporte público de París , está realizando pruebas con un autobús híbrido equipado con ultracondensadores. El modelo, denominado Lion's City Hybrid, es suministrado por el fabricante alemán MAN . [9]
Foton America Bus está en conversaciones con la ciudad de Nueva York , Chicago y algunas ciudades de Florida para probar los autobuses. [ cita necesaria ]
GSP Belgrado , Serbia , ha puesto en marcha la primera línea de autobús operada únicamente por autobuses con supercondensadores del fabricante chino Higer . [10] El primer autobús eléctrico con ultracondensador (UC) sostenible estuvo representado por Chariot Motors Company en la UE y Sofía , Bulgaria , en 2014. El proyecto piloto de 18 meses fue exitoso y tuvo una gran respuesta del público. El autobús UC fue probado por el prestigioso laboratorio alemán Belicon GmbH y fue definido como uno de los vehículos con menor consumo de energía efectivo. Debido al éxito del piloto, la capital de Bulgaria, Sofía (una de las ciudades europeas más contaminadas), eligió los autobuses eléctricos UC como una de las tecnologías de transporte innovadoras y adecuadas para la ciudad. El operador de transporte público de Sofía, Stolichen Elektrotransport, puso en funcionamiento 45 autobuses eléctricos UC Cariot - Higer de 12 millones, 15 en 2020 y 30 en 2021. Los vehículos eléctricos están equipados con UC de 40 kWh, los autobuses circulan por las rutas 6, 60, 11, 73, 74, 84, 123 y 184, con 11 km de longitud media no duplicada. [ cita necesaria ]
En Graz , Austria, las líneas 50 y 34E funcionan con recarga intermedia corta, utilizando supercondensadores EDLC de 24 a 32 kWh. [11]
En las paradas de autobús se integran pantógrafos y colectores de corriente de suministro de energía a nivel del suelo para recargar rápidamente los autobuses eléctricos, lo que permite utilizar una batería más pequeña en el autobús, lo que reduce los costes de capital y funcionamiento. [12] [13] [14] [15]
En un vagón de metro o tranvía , un aislador en un interruptor de vía puede cortar la energía del vagón durante unos pocos pies a lo largo de la línea y usar un condensador grande para almacenar energía para impulsar el vagón del metro a través del aislador en la alimentación de energía. [dieciséis]
El nuevo tranvía de Nanjing utiliza tecnología de supercondensadores, con hardware de carga en cada parada en lugar de catenaria continua. La primera línea comenzó a funcionar en 2014. Los vehículos ferroviarios fueron producidos por CSR Zhuzhou ; Según los fabricantes, se trata del primer tranvía de piso bajo del mundo propulsado íntegramente por supercondensadores. [17] También se han encargado varios vehículos ferroviarios similares para la línea de tranvía de Guangzhou . [17]
En 2001 y 2002, VAG , el operador de transporte público de Nuremberg , Alemania , probó un autobús híbrido que utiliza un sistema de propulsión diésel-eléctrico con condensadores eléctricos de doble capa. [18]
Desde 2003, el Mannheim Stadtbahn de Mannheim , Alemania, opera un vehículo capa, un LRV (vehículo ferroviario ligero), que utiliza condensadores eléctricos de doble capa para almacenar la energía de frenado. [19] [20]
Otras empresas del sector manufacturero del transporte público están desarrollando tecnología de condensadores eléctricos de doble capa: la división de Sistemas de Transporte de Siemens AG está desarrollando un almacenamiento de energía móvil basado en EDLC llamado Sibac Energy Storage [21] y también Sitras SES, una versión estacionaria integrada en el suministro de energía en tierra. [22] El Grupo Adetel ha desarrollado su propio sistema de ahorro de energía denominado ″NeoGreen″ para LRV, LRT y metros. [23] La empresa Cegelec también está desarrollando un sistema de almacenamiento de energía basado en EDLC. [24]
Proton Power Systems ha creado la primera carretilla elevadora triple híbrida del mundo , que utiliza pilas de combustible y baterías como almacenamiento de energía primaria con EDLC para complementarlas. [25]
Nanotecture [26], una empresa derivada de la Universidad de Southampton, ha recibido una subvención del gobierno para desarrollar supercondensadores para vehículos híbridos . La empresa recibirá 376.000 libras esterlinas del DTI del Reino Unido para un proyecto titulado "Supercondensadores de próxima generación para aplicaciones de vehículos híbridos". En el proyecto también participan Johnson Matthey y HILTech Developments. El proyecto utilizará tecnología de supercondensadores para mejorar los vehículos eléctricos híbridos y aumentar la eficiencia energética general. [ cita necesaria ]
Sinautec está en conversaciones con Schindall del MIT sobre el desarrollo de ultracondensadores de mayor densidad de energía utilizando estructuras de nanotubos de carbono alineadas verticalmente que dan a los dispositivos más superficie para mantener una carga. Hasta ahora son capaces de conseguir el doble de densidad de energía que un ultracondensador existente, pero están intentando conseguir unas cinco veces más. Esto crearía un ultracondensador con una cuarta parte de la densidad de energía de una batería de iones de litio. [27]
Los desarrollos futuros incluyen el uso de carga inductiva bajo la calle, para evitar el cableado aéreo. Se utilizaría una plataforma debajo de cada parada de autobús y en cada semáforo a lo largo del camino.
La FIA , el organismo rector de muchos eventos de automovilismo , propuso en el Marco de Regulación del Tren de Potencia para la Fórmula 1 versión 1.3 del 23 de mayo de 2007 que se emitiera un nuevo conjunto de regulaciones del tren de potencia que incluya una propulsión híbrida de hasta 200 kW de entrada. y potencia de salida utilizando "superbaterías" fabricadas con baterías y supercondensadores. [28]
Los ultracondensadores se utilizan en algunos vehículos eléctricos para almacenar energía rápidamente disponible con su alta densidad de potencia , con el fin de mantener las baterías dentro de límites seguros de calentamiento resistivo y extender su vida útil. [29] La Ultrabattery combina un supercondensador y una batería en una sola unidad, creando una batería de vehículo eléctrico que dura más, cuesta menos y es más potente que las tecnologías actuales utilizadas en los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV).