Un vehículo eléctrico de condensador es un vehículo que utiliza supercondensadores (también llamados ultracondensadores) para almacenar electricidad. [1]
A partir de 2010 [ se necesita una actualización ] , los mejores ultracondensadores solo 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 detenerse 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 un nuevo tipo de autobús eléctrico, conocido como Capabus , que funciona 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 se detiene en cualquier parada de autobús (bajo los llamados paraguas eléctricos ) y se cargan completamente en la terminal . [ cita requerida ]
A principios de 2005 se estaban probando algunos prototipos en Shanghái. En 2006, dos rutas de autobuses comerciales comenzaron a utilizar autobuses eléctricos de condensador de doble capa; una de ellas es la ruta 11 en Shanghái . [3] En 2009, Sinautec Automobile Technologies, [4] con sede en Arlington, Virginia , y su socio chino Shanghai Aowei Technology Development Company [5] están probando, con 17 autobuses Ultracap de cuarenta y un asientos que prestan servicio en el área metropolitana de Shanghái desde 2006 sin grandes problemas técnicos. [6] Sin embargo, durante la Expo de Shanghái de 2010, se estaban utilizando 40 autobuses con supercondensadores en un servicio especial de autobuses de la Expo y, debido a que los supercondensadores se sobrecalentaron, algunos de los autobuses se averiaron. [7] Los autobuses del piloto de Shanghái están 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 requerida ]
Los autobuses tienen rutas muy predecibles y necesitan detenerse regularmente cada 3 millas (4,8 km) o menos, lo que permite una recarga rápida en estaciones de carga en las paradas de autobús. Un colector en la parte superior del autobús se eleva unos pocos pies y toca una línea de carga aérea 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 del frenado, y la empresa dice que las estaciones de recarga pueden estar equipadas con paneles solares. Se planea una tercera generación del producto, que proporcionará 20 millas (32 km) de alcance por carga o más. [2]
Sinautec estima que uno de sus autobuses tiene un décimo del costo de energía de un autobús diésel y puede lograr un ahorro de combustible de por vida de $200,000. Los autobuses usan un 40% menos de electricidad incluso cuando se comparan con un trolebús eléctrico , principalmente porque son más livianos [ cita requerida ] . Los ultracondensadores están hechos de carbón activado y tienen una densidad de energía de seis vatios-hora por kilogramo (a modo de comparación, una batería de iones de litio de alto rendimiento puede alcanzar 200 vatios-hora por kilogramo, pero el autobús con ultracondensadores es aproximadamente un 40% más barato que un autobús con batería de iones de litio y mucho más confiable). [2] [6]
Existe también una versión híbrida enchufable , que también utiliza ultracaps. [ cita requerida ]
La RATP , la empresa pública que gestiona la mayor parte del sistema de transporte público de París , está realizando actualmente pruebas con un autobús híbrido equipado con ultracondensadores. El modelo, llamado Lion's City Hybrid, es suministrado por el fabricante alemán MAN . [9]
GSP Belgrado , Serbia ha lanzado la primera línea de autobuses operada solo por autobuses con supercondensadores del fabricante chino Higer . [10] El primer autobús eléctrico ultracondensador (UC) sostenible fue 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 pública. El autobús UC fue probado por el prestigioso laboratorio alemán Belicon GmbH y fue definido como uno de los vehículos más efectivos en consumo de energía. Basándose en el 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 innovadoras y adecuadas para el transporte urbano. El operador de transporte público de Sofía, Stolichen Elektrotransport, ha puesto en funcionamiento 45 autobuses eléctricos Cariot - Higer 12m UC, 15 en 2020 y 30 en 2021. Los vehículos eléctricos están equipados con UC de 40 kWh y circulan por las rutas 6, 60, 11, 73, 74, 84, 123 y 184, con una longitud media no duplicada de 11 km. [ cita requerida ]
En Graz , Austria, las líneas 50 y 34E funcionan con recarga intermedia corta, utilizando supercondensadores EDLC de 24 a 32 kWh . [11]
Los pantógrafos y los colectores de corriente de suministro de energía a nivel del suelo están integrados en las paradas de autobús para recargar rápidamente los autobuses eléctricos, lo que hace posible utilizar una batería más pequeña en el autobús, lo que reduce los costos de capital y de funcionamiento. [12] [13] [14] [15]
En un vagón de metro o tranvía , un aislador en un cambio de vía puede cortar la energía del vagón durante unos pocos pies a lo largo de la línea y utilizar un condensador grande para almacenar energía para impulsar el vagón de metro a través del aislador en la fuente de alimentación. [16]
El nuevo tranvía de Nanjing utiliza tecnología de supercondensadores, con equipos de carga en cada parada en lugar de una catenaria continua. La primera línea comenzó a funcionar en 2014. Los vehículos ferroviarios fueron producidos por CSR Zhuzhou ; según los fabricantes, son el primer tranvía de piso bajo del mundo completamente propulsado por supercondensadores. [17] También se han encargado varios vehículos ferroviarios similares para la línea del tranvía de Guangzhou . [17]
En 2001 y 2002, VAG , el operador de transporte público de Núremberg , Alemania , probó un autobús híbrido que utiliza un sistema de propulsión diésel-eléctrico con condensadores eléctricos de doble capa. [18]
Desde 2003, la estación de tren de Mannheim, en Mannheim (Alemania), utiliza un vehículo de capa, un LRV (vehículo de tren ligero), que utiliza condensadores eléctricos de doble capa para almacenar energía de frenado. [19] [20]
Otras empresas del sector de fabricación de transporte público están desarrollando tecnología de condensadores eléctricos de doble capa: la división Transportation Systems de Siemens AG está desarrollando un sistema de almacenamiento de energía móvil basado en EDLC llamado Sibac Energy Storage [21] y también Sitras SES, una versión estacionaria integrada en la fuente de alimentación de la vía. [22] El grupo Adetel ha desarrollado su propio ahorrador de energía llamado ″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 complementarlos. [25]
La empresa Nanotecture [26], una filial de la Universidad de Southampton , ha recibido una subvención del gobierno para desarrollar supercondensadores para vehículos híbridos . La empresa recibirá 376.000 libras del DTI del Reino Unido para un proyecto titulado "supercondensadores de próxima generación para aplicaciones en vehículos híbridos". En el proyecto también participan Johnson Matthey y HILTech Developments. El proyecto utilizará la tecnología de supercondensadores para mejorar los vehículos eléctricos híbridos y aumentar la eficiencia energética general. [ cita requerida ]
Sinautec está en conversaciones con Schindall del MIT para desarrollar ultracondensadores de mayor densidad energética utilizando estructuras de nanotubos de carbono alineadas verticalmente que otorgan a los dispositivos una mayor superficie para retener una carga. Hasta ahora han logrado obtener el doble de densidad energética de un ultracondensador existente, pero están tratando de obtener unas cinco veces más. Esto crearía un ultracondensador con una cuarta parte de la densidad energética de una batería de iones de litio. [27]
Entre los desarrollos futuros se incluye el uso de carga inductiva debajo de la calle, para evitar el cableado aéreo. Se colocaría una plataforma debajo de cada parada de autobús y en cada semáforo a lo largo del recorrido.
La FIA , el organismo rector de muchos eventos de carreras de motor , propuso en el Marco de Regulación del Sistema de Propulsión para la Fórmula 1 versión 1.3 del 23 de mayo de 2007 que se emitiera un nuevo conjunto de regulaciones del sistema de propulsión que incluya una propulsión híbrida de hasta 200 kW de potencia de entrada y salida utilizando "superbaterías" hechas 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 la vida útil de la batería. [29] La Ultrabatería 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).