Autobús eléctrico de batería

Autobús eléctrico que obtiene energía de las baterías de a bordo

Solaris Urbino 12 eléctrico de Braunschweiger Verkehrs-GmbH (Alemania) en una estación de carga inductiva en la parte delantera de Braunschweig Hauptbahnhof

Un autobús eléctrico a batería es un autobús eléctrico que funciona con un motor eléctrico y obtiene energía de las baterías de a bordo . Muchos trolebuses utilizan baterías como fuente de energía auxiliar o de emergencia.

En 2018, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) descubrió que los costos operativos totales por milla de una flota de autobuses eléctricos y una flota de autobuses diésel en los Estados Unidos son aproximadamente iguales.

Historia

Autobús a batería, 1899

La London Electrobus Company inició el primer servicio de autobuses eléctricos de batería entre la estación Victoria de Londres y Liverpool Street el 15 de julio de 1907. Sin embargo, el peso y la ineficiencia de las baterías hicieron que otras tecnologías de propulsión (como los trolebuses eléctricos o los autobuses diésel ) se volvieran algo común.

Los primeros autobuses a batería eran en su mayoría pequeños, minibuses o midibuses. La mejora de la tecnología de baterías a partir de 2010 condujo a la aparición de los autobuses a batería producidos en masa, incluidas unidades más pesadas como los autobuses estándar de 12,2 metros (40 pies) y los autobuses articulados. China fue el primer país en introducir autobuses eléctricos a batería modernos a gran escala. En 2009, las líneas de autobuses catenarios de Shanghái comenzaron a cambiar a autobuses a batería. ^[1] En septiembre de 2010, la empresa automovilística china BYD comenzó a fabricar el BYD K9 , uno de los autobuses eléctricos más populares .

La primera ciudad que invirtió fuertemente en autobuses eléctricos fue Shenzhen , China. La ciudad comenzó a implementar autobuses eléctricos fabricados por BYD en 2011, con el objetivo de tener una flota completamente eléctrica. Para 2017, toda la flota de Shenzhen de más de 16.300 autobuses fue reemplazada por autobuses eléctricos, la flota de autobuses eléctricos más grande de cualquier ciudad del mundo. ^[2]

Según Bloomberg , "China tenía alrededor del 99 por ciento de los 385.000 autobuses eléctricos en las carreteras de todo el mundo en 2017, lo que representa el 17 por ciento de toda la flota del país". Las ciudades chinas están añadiendo 1.900 autobuses eléctricos por semana. ^[3]

Cargando

Carga de autobús desde un cargador superior

Un autobús eléctrico Wright StreetLite de Arriva Shires & Essex utiliza inducción para recargar sus baterías en una parada de autobús.

Cargar las baterías de los autobuses eléctricos no es tan sencillo como repostar un motor diésel. Se requiere especial atención, supervisión y programación para hacer un uso óptimo del proceso de carga, garantizando al mismo tiempo el mantenimiento y la seguridad adecuados de las baterías. Algunos operadores gestionan estos retos comprando autobuses adicionales. De esta forma, la carga puede realizarse solo por la noche, lo que tiene la ventaja adicional de mitigar la tensión en la red eléctrica , ya que la carga se realiza mientras el consumo de energía en otros lugares es mínimo. Si bien se trata de una solución segura, también es muy costosa y no escalable. ^[4]

Otra solución es garantizar que el programa diario del vehículo tenga en cuenta también la necesidad de recarga, manteniendo el programa general lo más óptimo posible. ^[5] Hoy en día, existen varias empresas de software que ayudan a los operadores de autobuses a gestionar su programa de carga de autobuses eléctricos. Estas soluciones garantizan que los autobuses sigan funcionando de forma segura, sin paradas no planificadas ni inconvenientes para los pasajeros. ^[5]

Los supercondensadores se pueden cargar rápidamente, lo que reduce el tiempo necesario para prepararse para reanudar el funcionamiento. ^[6]

La Sociedad de Ingenieros Automotrices ha publicado la Práctica Recomendada SAE J3105 para estandarizar las interfaces de conexión automatizadas físicas para sistemas de carga conductiva desde 2020. ^[7] Para la comunicación entre el cargador y el autobús eléctrico se utiliza el mismo protocolo ISO 15118 que para la carga de automóviles de pasajeros. Las únicas diferencias están en la potencia de carga, el voltaje y la interfaz física. ^{[8] [9]}

Los pantógrafos y colectores de bajos se pueden integrar en las paradas de autobús para acelerar la recarga de los autobuses eléctricos, lo que hace posible utilizar una batería más pequeña en el autobús, lo que reduce la inversión inicial y los costos posteriores. ^{[10] [11] [12] [13] [14]}

Ventajas y desventajas

Ventajas

Techo de VinBus con batería y aire acondicionado

Los autobuses eléctricos a batería ofrecen la posibilidad de cero emisiones, además de un funcionamiento mucho más silencioso y una mejor aceleración en comparación con los autobuses tradicionales. También eliminan la infraestructura necesaria para una conexión constante a la red y permiten modificar las rutas sin cambios de infraestructura, a diferencia de un trolebús . Por lo general, recuperan la energía de frenado para aumentar la eficiencia mediante un freno regenerativo . Con un consumo de energía de aproximadamente 1,2 kW⋅h/km (4,3 MJ/km; 1,9 kW⋅h/mi), el costo de propiedad es menor que el de los autobuses diésel. ^{[15] [16]}

Desventajas

A partir de 2016, los autobuses eléctricos a batería tienen menor autonomía, mayor peso y mayores costos de adquisición. La infraestructura reducida para líneas aéreas se compensa con los costos de la infraestructura para recargar las baterías. Además, el peso adicional de las baterías en un autobús eléctrico a batería significa que tienen una menor capacidad de pasajeros que los trolebuses en jurisdicciones donde existe un límite legal para las cargas por eje en las carreteras. Los autobuses a batería se utilizan casi exclusivamente en áreas urbanas en lugar de para el transporte de larga distancia. El transporte urbano presenta intervalos relativamente cortos entre las oportunidades de carga. La recarga suficiente puede tener lugar en 4 a 5 minutos (250 a 450 kW [340 a 600 hp]) generalmente por inducción o catenaria . ^[15]

Por último, al igual que sucede con otras alternativas eléctricas a los motores de combustibles fósiles, los autobuses eléctricos a batería no son una solución verdaderamente de cero emisiones si la red eléctrica de la que dependen para la carga no está también libre de fuentes de energía de combustibles fósiles. Las baterías de litio también pueden contribuir a la contaminación ambiental en todo el mundo donde se extrae litio . ^{[ cita requerida ]}

Costo operativo total por milla

El NREL publica los resultados de la evaluación de autobuses de cero emisiones de varios operadores comerciales. El NREL publicó los siguientes costos operativos totales por milla: con County Connection , para junio de 2017 a mayo de 2018, para una flota de autobuses diésel de 8 vehículos, el costo operativo total por milla fue de $0,84; para una flota de autobuses eléctricos de 4 vehículos, $1,11; ^[17] con Long Beach Transit , para 2018, para una flota de autobuses eléctricos de 10 vehículos, $0,85; ^[18] y con Foothill Transit , para 2018, para una flota de autobuses eléctricos de 12 vehículos, $0,84. ^{[19] [20]}

Ejemplos

Asia

• La flota de autobuses a batería más grande se encuentra en Shenzhen, China , con más de 16.000 autobuses. ^[2]
• En 2015, BYD planeó lanzar el primer autobús de dos pisos alimentado por batería. ^[21]
• En 2013, en Gumi (Corea del Sur) se modificó un tramo de la carretera para permitir la carga inductiva durante la conducción. La tecnología se iba a probar con dos autobuses eléctricos. ^[22]
• En 2015, BYD se propuso vender 6.000 de sus autobuses en todo el mundo. ^[23] BYD es el líder mundial en la venta de vehículos eléctricos. ^[24]
• En Irán, en 2021, el primer autobús eléctrico fue fabricado por Parsan Electrical Bus Manufacturing Company con la marca SHETAB. ^{[25] [26]}

Europa

Autobús eléctrico de dos pisos con batería en Londres

• En 2011, el fabricante de autobuses Contrac Cobus Industries de Wiesbaden anunció el Cobus 2500e.
• En otoño de 2012, el fabricante checo SOR suministró un vehículo de 8 metros de largo con 22 asientos, 35 plazas de pie y una autonomía de entre 160 y 170 kilómetros al día, ampliable hasta 220-260 kilómetros. El autobús se recarga con un cargador rápido dos veces al día durante una hora. Su velocidad máxima es de 80 km/h. ^[27]
• Desde 2012, las líneas de autobús 2A y 3A de Wiener Linien utilizan autobuses eléctricos. La carga se realiza al usuario final a través de un pantógrafo, que se coloca sobre tramos cortos de catenaria. Estos se alimentan mediante la catenaria del tranvía. Los vagones tienen una autonomía de unos 150 kilómetros. ^[28]
• En mayo de 2013, un autobús eléctrico empezó a circular entre el aeropuerto y el Palexpo de Ginebra (Suiza) . Este autobús puede cargarse parcialmente en 15 segundos. Al final del trayecto, el proceso de carga dura entre tres y cuatro minutos. El proyecto costó cinco millones de francos. ^[29]
• En diciembre de 2013, los autobuses eléctricos BYD Auto entraron en servicio en Londres en dos rutas. ^[30]
• En mayo de 2013, la empresa de transporte regional Ruhr-Lippe GmbH (RLG) (Alemania) puso en funcionamiento un minibús eléctrico denominado Quartierbus. La autonomía del vehículo es de aproximadamente 120 kilómetros (75 millas). La recarga tarda unas tres horas cuando está completamente descargado. La recarga consume más de 1,5 horas durante la pausa del almuerzo. ^[31]
• En 2013, los autobuses de batería entraron en servicio en los Países Bajos. ^[32]
• En Alemania, en 2013, se realizaron pruebas con autobuses de batería en Bremen y Bonn. ^[32]
• En Braunschweig, los autobuses eléctricos entraron en servicio a finales de 2013. El proyecto "Emil" (Electromovilidad medio de carga inductiva) utiliza carga inductiva. ^{[33] [34]} Tanto los vehículos como las estaciones de carga fueron desarrollados en colaboración con Bombardier . ^[35]
• El 3 de noviembre de 2014, Dresdner Verkehrsbetriebe, junto con el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Transporte e Infraestructura, comenzó a probar autobuses a batería. ^[36] El 17 de junio de 2015, comenzó el servicio de pasajeros en la primera ruta en Sajonia. Una parada de cuatro minutos en la última parada proporciona suficiente carga, con un cargador de alta potencia para precalentar el habitáculo de pasajeros. ^[37]
• La empresa de transporte público de Múnich comenzó a probar autobuses a batería en 2008. Se esperaba que los experimentos con vehículos Ebusco alcanzaran una autonomía de 300 km (190 mi) utilizando baterías de fosfato de hierro y litio . ^[38]
• En Pinneberg las pruebas comenzaron en 2014. ^[39]
• En septiembre de 2015 entraron en servicio en Berlín cuatro autobuses eléctricos . El Solaris Urbino 12 se carga por inducción en la última parada. ^{[40] [41]}
• En julio de 2015, el municipio de Rendsburg, en el estado de Schleswig-Holstein, adquirió un autobús de batería Sileo con una autonomía de 200 km por 450.000 euros. El autobús no se recarga durante el funcionamiento y puede funcionar durante medio día. La recarga se realiza mediante un sistema fotovoltaico instalado en el tejado. ^[42]
• Entró en servicio en Bonn en 2013. Su autonomía es de al menos 200 km (120 mi). ^[43]
• Botosani, Rumania, planeó que el transporte público funcione completamente con electricidad, con un costo de conversión de 20 millones de euros. ^[44]
• A partir de 2024, hay alrededor de 1.400 autobuses eléctricos de batería en Londres , ^[45] y el primer autobús eléctrico de dos pisos del mundo entró en servicio en 2015. ^[46]
• A partir de 2024, habrá más de 1.700 autobuses eléctricos operando en Moscú . ^[47] Esta es la flota de autobuses eléctricos más grande de Europa por delante de la flota de Londres de alrededor de 950 autobuses. ^[48]

América del norte

Un nuevo autobús eléctrico articulado Flyer Xcelsior XE60 CHARGE en la ciudad de Nueva York

• En California, los autobuses escolares a batería funcionan desde finales de octubre de 2013, ya que los costes operativos son significativamente más bajos. ^[49] En Hamburgo, los autobuses a batería Rampini entraron en servicio en 2014 en la línea 48. ^{[50] [51]}
• El Departamento de Transporte de California contrató a Antelope Valley Transit Authority (AVTA) para cambiar sus autobuses a 85 autobuses a batería BYD con una autonomía de al menos 160 millas (260 km). Los modelos incluyen un autobús de tránsito de piso bajo de 40 pies (12,19 m), un autobús articulado de piso bajo de 60 pies (18,29 m) y un autobús de cercanías de 45 pies (13,72 m). Se esperaba que los ahorros fueran de $46,000 (41,300 euros) por autobús por año. ^{[52] [53]}
• En 2017, la MTA ( ciudad de Nueva York , EE. UU .) inició una flota de prueba de autobuses eléctricos a batería, con cinco autobuses New Flyer Xcelsior XE40 CHARGE y cinco autobuses Proterra Catalyst BE40 . En 2019, la MTA ordenó sus primeros autobuses articulados eléctricos, 15 autobuses New Flyer Xcelsior XE60 CHARGE .
• En 2018, Columbia Transportation relegó su antigua flota de autobuses diésel Nova Bus LFS a tareas de respaldo y compró seis autobuses New Flyer Xcelsior XE40 CHARGE para reemplazarlos.
• Capital Metro , que presta servicios en Austin , Texas , comenzó la conversión de su flota de autobuses (alrededor de 450 vehículos) en 2019. Actualmente hay 12 autobuses en la carretera, compuestos por una flota fabricada por New Flyer y Proterra. ^[54]

Galería

• 
  Autobuses eléctricos en la Plaza de San Luis en la Feria Mundial de 1904.
• 
  Autobús eléctrico de batería Nova Bus LFSe+ en la Universidad Estatal de Iowa
• 
  Autobús articulado Mercedes-Benz Citaro alimentado por batería en Aquisgrán , Alemania
• 
  Vista de las baterías de tracción de iones de litio en un SOR EBN 11.

Véase también

• Estación de carga
• Lista de fabricantes y modelos de autobuses eléctricos
• Autobús solar
• Trolebús

Referencias

1. Shanghai: Investitionen im Netz bleiben aus, Meldung auf www.trolleymotion.ch del 12 de noviembre de 2012
2. Ximin, Han. "Todos los autobuses públicos de Shenzhen ahora son eléctricos 全球规模最大！深圳专营公交车辆实现纯电动化". Plataforma de Cuentas Oficiales de Weixin . Consultado el 26 de octubre de 2022 .
3. "Los autobuses eléctricos están dañando la industria petrolera". Bloomberg News . 2018-04-23 . Consultado el 2020-09-08 .
4. "El mito de las baterías de respaldo para toda la casa". www.greentechmedia.com . Consultado el 18 de junio de 2022 .
5. Watt, Adrienne (14 de agosto de 2014). "2. Descripción general de la gestión de proyectos". {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
6. MIT-Technology Review: Próxima parada: buses de ultracapacitores Archivado el 26 de marzo de 2013 en Wayback Machine , consultado el 18 de noviembre de 2013
7. "Sistema de transferencia de energía de vehículos eléctricos mediante dispositivos de conexión automatizados conductores". SAE International. 20 de enero de 2020. Consultado el 8 de junio de 2022 .
8. Köhler, Sebastian; Baker, Richard; Strohmeier, Martin; Martinovic, Ivan (febrero de 2022). "Brokenwire: Disrupción inalámbrica de la carga de vehículos eléctricos CCS". arXiv : 2202.02104 [cs.CR].
9. US20180001776A1, KIM, Ji Hown; Yang, Chang Min y Lee, So Jin, "Caja de control en cable montada en un cable de carga de vehículo eléctrico y método para cargar un vehículo eléctrico utilizando la misma", publicado el 4 de enero de 2018 
10. Un autobús piloto de gran capacidad, alimentado por batería y con carga rápida sale a la calle.
11. "Colectores de corriente para autobuses eléctricos". www.schunk-sbi.com . Schunk Carbon Technology. Archivado desde el original el 21 de enero de 2017 . Consultado el 18 de septiembre de 2019 .
12. Golson, Jordan. "Un cargador gigante que carga autobuses eléctricos en tres minutos". Wired .
13. Carga ultrarrápida de autobuses eléctricos Archivado el 9 de agosto de 2017 en Wayback Machine , Opbrid
14. Trolley:Motion, 27 de mayo de 2013: Shanghai - Weitere Reduzierung des Trolleybusnetzes - ungewisse Zukunft Archivado el 3 de diciembre de 2013 en Wayback Machine , aufgerufen 8. Octubre de 2013
15. Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme Praxistest mit einem Fahrzeug zwischen 03.11.2014 bis zum 30.01.2015
16. BYD erhält Rekordbestellung über 2000 eBusse und 1000 Elektroautos Archivado el 6 de enero de 2016 en Wayback Machine V. 12 de mayo de 2014. Consultado el 15 de julio de 2015.
17. Eudy, Leslie; Jeffers, Matthew (2018), Resultados de la evaluación de autobuses de cero emisiones: autobuses eléctricos de batería de County Connection (PDF) , Laboratorio Nacional de Energías Renovables, NREL/TP-5400-72864
18. Eudy, Leslie; Jeffers, Matthew (2020), Resultados de la evaluación de autobuses de cero emisiones: autobuses eléctricos a batería de Long Beach Transit , Administración Federal de Tránsito, doi :10.21949/1518335
19. Eudy, Leslie; Jeffers, Matthew (2018), Informe de progreso de los autobuses eléctricos a batería de la Agencia de Tránsito de Foothill: Enfoque del período de datos: enero de 2018 a junio de 2018 (PDF) , Laboratorio Nacional de Energías Renovables, NREL/TP-5400-72207
20. Eudy, Leslie; Jeffers, Matthew (2018), Informe de progreso de los autobuses eléctricos a batería de la Agencia de Tránsito de Foothill: Enfoque del período de datos: julio de 2018 a diciembre de 2018 (PDF) , Laboratorio Nacional de Energías Renovables, NREL/TP-5400-72209
21. BYD Archivado el 29 de noviembre de 2014 en Wayback Machine Internetauftritt des Herstellers. Consultado el 23 de noviembre de 2014.
22. Bild.de, 8 de agosto de 2013: Südkorea setzt Straßen unter Strom, aufgerufen 21 de octubre de 2013
23. BYD prevé ventas de 6.000 autobuses eléctricos en todo el mundo en 2015 a partir del 6 de enero de 2016. Consultado el 6 de enero de 2016.
24. BYD de China es el mayor fabricante de vehículos eléctricos del mundo desde el 28 de diciembre de 2015. Consultado el 6 de enero de 2016.
25. "Autobús eléctrico SHETAB, el primer vehículo diseñado con tecnología PLM en Irán". www.linkedin.com . Consultado el 27 de abril de 2021 .
26. "اتوبوس برقی شتاب، اولین خودروی طراحی شده با فناوری PLM در ایران". روزنامه دنیای اقتصاد (en persa) . Consultado el 27 de abril de 2021 .
27. Der SOR-Elektrobus auf www.inmod.de Archivado el 28 de febrero de 2015 en Wayback Machine .
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29. DOSSIER DE PRENSA ABRIL 2013, TOSA Archivado el 29 de agosto de 2015 en Wayback Machine . (PDF; 543 kB)
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41. Vídeo: Elektrische Buslinie en Berlín comenzó en die Testphase, 8 de julio de 2015
42. Umweltfreundlich, leise, aber noch nicht ausgereift, 7 de julio de 2015
43. Stadtwerke kaufen sechs Elektrobusse, 7 de julio de 2015
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49. EarthTechling, 4 de noviembre de 2013: La idea de un autobús escolar eléctrico se lanzará en California, consultado el 16 de noviembre de 2013
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52. it-times.de, 12 de febrero de 2016: BYD: Großauftrag für Elektrobusse aus Kalifornien, publicado el 8 de marzo de 2016
53. oekonews.at, 17 de febrero de 2016: Kalifornien: Die erste 100% elektrische Busflotte rollt demnächst, aufgerufen el 8 de marzo de 2016
54. "La Junta de Capital Metro aprueba la mayor adquisición de vehículos eléctricos del país" (Comunicado de prensa). CapMetro. 27 de septiembre de 2021. Consultado el 8 de junio de 2022 .