Una carretera eléctrica , eroad o sistema de carreteras eléctricas (ERS) es una carretera que suministra energía eléctrica a los vehículos que circulan por ella. Las implementaciones comunes son líneas eléctricas aéreas sobre la carretera, suministro de energía a nivel del suelo a través de rieles conductores y transferencia dinámica de energía inalámbrica (DWPT) a través de bobinas inductivas resonantes o rieles inductivos incrustados en la carretera. Las líneas eléctricas aéreas están limitadas a vehículos comerciales, mientras que cualquier vehículo puede utilizar rieles a nivel del suelo y transferencia de energía inductiva, lo que permite la carga pública a través de sistemas de facturación y medición de energía. De los tres métodos, se estima que los carriles conductores a nivel del suelo son los más rentables. [1] : 10-11
Se han realizado estudios y ensayos gubernamentales en varios países. Corea fue el primero en implementar una vía eléctrica pública basada en inducción con una línea de autobús comercial en 2013 después de probar un servicio de transporte experimental en 2009, [2] : 11–18 , pero se cerró debido al envejecimiento de la infraestructura en medio de una controversia sobre la continuidad. financiación pública de la tecnología. [3] Los proyectos municipales del Reino Unido en 2015 [4] y 2021 encontraron que las carreteras eléctricas inalámbricas eran financieramente inviables. [5] Suecia ha estado realizando evaluaciones de diversas tecnologías de carreteras eléctricas desde 2013 en el marco del programa de carreteras eléctricas de la Administración Sueca de Transporte . [6] : 5 A partir de 2023, Suecia está implementando medidas de reducción de costos para carreteras eléctricas inalámbricas o ferroviarias. [7] Alemania probó líneas aéreas en tres proyectos e informó que son demasiado costosas, difíciles de mantener y representan un riesgo para la seguridad. [8] [9] [10] Francia encontró esos mismos inconvenientes para las líneas aéreas y comenzó a probar sistemas de carreteras eléctricos inductivos y ferroviarios en 2023. [11] [12]
También se pueden utilizar términos como "autopista eléctrica" para describir carreteras regulares equipadas con estaciones de carga a intervalos regulares. [13]
TRL (anteriormente Transport Research Laboratory) enumera tres tipos de entrega de energía para carga dinámica, o carga mientras el vehículo está en movimiento: líneas eléctricas aéreas , energía a nivel del suelo a través de rieles e inducción a través de rieles o bobinas resonantes. TRL enumera la energía aérea como la solución tecnológicamente más madura que proporciona los niveles más altos de energía, pero la tecnología no es adecuada para vehículos no comerciales. La energía a nivel del suelo es adecuada para todos los vehículos, siendo el ferrocarril una solución madura con una alta transferencia de energía y elementos de fácil acceso e inspección. La carga inductiva ofrece la menor cantidad de energía y requiere más equipos eléctricos en la carretera que las alternativas. [2] : Apéndice D
Los gobiernos y los institutos de investigación recomendaron estandarizar las tecnologías ERS antes de elegir una tecnología específica. Un informe de los Institutos de Investigación de Suecia (RISE) recomienda una infraestructura interurbana con capacidad de 300 kW o más para lograr la mejor rentabilidad. [14] El Instituto Nacional Sueco de Investigación sobre Carreteras y Transportes (VTI) recomienda igualmente un sistema capaz de entregar 300 kW por camión. [15] El grupo de trabajo del Ministerio francés de Ecología recomienda 400 kW para camiones de 44 toneladas que circulan a 90 kilómetros por hora en una pendiente del 2% , o como mínimo 250 kW para que el camión pueda cargar en carreteras llanas o con pendiente suave. [16] : 25 La Comisión Europea publicó en 2021 una solicitud de regulación y estandarización de los sistemas viarios eléctricos. [17]
A finales de 2022 se publicó una norma para equipos eléctricos a bordo de un vehículo propulsado por un sistema ferroviario eléctrico de carretera a nivel del suelo (ERS), la norma técnica CENELEC 50717. [18] Está prevista una norma para un sistema completo de suministro de energía a nivel del suelo. se publicará a finales de 2024, [19] [20] como se especifica en la norma técnica propuesta prTS 50740 de conformidad con la directiva de la Unión Europea 2023/1804. [21] [22]
Los estándares para la carga inductiva de vehículos están disponibles desde 2020, aunque no son inmediatamente adecuados para las carreteras eléctricas. Por ejemplo, el director general de IPT, una empresa de transferencia de energía inductiva para vehículos, considera que las normas existentes son "extremadamente caras" para su uso en carreteras eléctricas. El IPT está explorando implementaciones rentables, como los rieles inductivos. [23] WiPowerOne (una rama del proyecto KAIST OLEV ) y Electreon, dos empresas de carreteras eléctricas inalámbricas, han estado trabajando en nuevos estándares de carga inductiva dinámica desde 2021. [24]
La Administración de Transporte de Suecia prevé que una red nacional de carreteras eléctricas requeriría interfaces entre varios actores: el proveedor de electricidad, la empresa de la red eléctrica , el fabricante de vehículos , el propietario de la carretera, el operador de tecnología de carreteras eléctricas, el proveedor de medición y facturación, y el usuario. de la carretera eléctrica. El modelo de propiedad puede variar: la empresa de la red eléctrica puede ser propietaria de las subestaciones eléctricas secundarias que alimentan la infraestructura vial eléctrica o pueden ser propiedad de otros actores, y el sistema de lectura y pago de energía puede ser propiedad de un actor independiente del operador de la infraestructura. . [6] : 10–11
Las líneas eléctricas aéreas se utilizan para el transporte por carretera en Berlín desde al menos 1882 con los trolebuses de Werner von Siemens . En 2018 estaban en funcionamiento más de 300 sistemas de trolebuses. La energía a los trolebuses normalmente se entrega mediante un par de postes de trole colocados en la parte superior del vehículo que se extienden hasta las líneas eléctricas aéreas . A finales de los años 2000 y 2010 se desarrollaron implementaciones para vehículos de carretera [25] : 15 , pero no son adecuadas para vehículos no comerciales, como los turismos. [2] : Apéndice D
El suministro de energía a nivel del suelo en forma de rieles electrificados es similar en su implementación a las líneas eléctricas aéreas. En lugar de un brazo o poste que se extiende hasta las líneas eléctricas aéreas, un brazo mecánico se extiende desde la parte inferior del vehículo y se alinea con un riel incrustado en la carretera. Luego se acciona el riel y la energía se transfiere a través del brazo al vehículo. [25] : 16 El suministro de energía a nivel del suelo se considera estéticamente preferible a los cables aéreos [25] : 20 y es adecuado para todo tipo de vehículos. [2] : 24
El concepto de suministro de energía inalámbrico a nivel del suelo para vehículos se patentó por primera vez en 1894. En 1996 se demostró en Nueva Zelanda un sistema de carga estática para autobuses lanzadera. [25] : 13 Conductix-Wampfler y Bombardier han implementado sistemas similares PRIMOVE, que posteriormente se desarrollaron desde la carga estática en las estaciones de autobuses hasta la carga dinámica durante la conducción. [2] : Apéndice B
El desarrollo de sistemas viarios electrónicos ha crecido significativamente desde finales de los años 1990 hasta los años 2010. [2] : 12–22 Varias empresas han desarrollado e implementado sistemas de carreteras eléctricas en la década de 2010. [2] : Apéndice B
El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea lanzó en 2009 un servicio de transporte con carga dinámica inalámbrica a través de bobinas inductivas incrustadas en la carretera. En 2013, OLEV inauguró una línea de autobús en la ciudad de Gumi . [2] : 16 Se lanzó otra línea de autobús en Sejong en 2015, y se agregaron dos líneas de autobús más en Gumi en 2016. [26] : 4 Las cuatro líneas de autobús de carga inalámbrica se cerraron debido al envejecimiento de la infraestructura. En 2019 se inauguró una nueva línea de autobús en el distrito de Yuseong . [27] La comercialización de la tecnología no ha tenido éxito, lo que generó controversia sobre la financiación pública continua de la tecnología en 2019. [3]
La Administración de Transporte de Suecia, Trafikverket, estableció un programa de carreteras eléctricas que estudió la viabilidad de una infraestructura nacional de carreteras eléctricas para Suecia . El programa de investigación comenzó en 2012 [28] y las evaluaciones de diversas tecnologías de carreteras eléctricas en Suecia comenzaron en 2013. [29] : 12 Trafikverket esperaba el informe final de la comisión sueca de electrificación para finales de 2022, [30] pero se retrasó hasta diciembre de 2024. [31]
El informe final de CollERS, la colaboración de investigación sueco-alemana sobre sistemas de carreteras eléctricas, recomendó a Trafikverket seleccionar una única tecnología ERS, adecuada para camiones pesados, con varios proveedores que utilicen un estándar existente, coordinado con las decisiones de ERS alemanas y francesas , no necesariamente liderado por la Unión Europea pero con su coordinación, utilizando un sistema de pago ERS neutral en cuanto a tecnología. [32]
Se esperaba que Trafikverket anunciara la tecnología elegida para carreteras eléctricas a finales de 2023, [33] pero debido a que las ofertas de adquisición para la primera carretera eléctrica permanente en la autopista E20 excedían el presupuesto del proyecto, en 2023 Trafikverket comenzó a investigar medidas de reducción de costos para realizar el proyecto dentro de su presupuesto. [7] El proyecto E20 recibió una financiación de entre 500 y 600 millones de coronas suecas , es decir, entre 24 y 29 millones de coronas suecas por dos kilómetros de carril. [34]
Francia planea invertir entre 30.000 y 40.000 millones de euros de aquí a 2035 en un sistema de carreteras eléctricas que abarcará 8.800 kilómetros y que recargará coches, autobuses y camiones eléctricos mientras conducen. En 2023 se anunciaron dos proyectos para la evaluación de tecnologías de carreteras eléctricas. Inicialmente se consideraron tres tecnologías: suministro de energía a nivel del suelo , carga inductiva y líneas aéreas . Las tecnologías de suministro de energía a nivel del suelo, proporcionadas por Alstom , Elonroad y otros, se consideran las candidatas más probables para las carreteras eléctricas. La carga inductiva no se considera una tecnología madura, ya que entrega la menor cantidad de energía, pierde entre el 20% y el 25% de la energía suministrada cuando se instala en camiones y sus efectos sobre la salud aún no se han documentado. Las líneas aéreas son la tecnología más madura, pero las catenarias y los cables aéreos plantean problemas de seguridad y mantenimiento, [12] y las empresas de autopistas consideran que las líneas aéreas son demasiado caras. [11]
Francia construyó una pista de pruebas para la carga inalámbrica dinámica de vehículos de Qualcomm y concluyó las pruebas en 2018. [35] : 9
Alstom ha desarrollado un sistema de suministro de energía a nivel del suelo (alimentation par le sol - APS) para su uso con autobuses y otros vehículos. [36] Se ha probado la compatibilidad del sistema con quitanieves y su seguridad bajo exposición a nieve, hielo, sal y salmuera saturada . [37] Alstom probará su sistema de carreteras eléctricas (ERS) en la vía pública RN205 [38] en la región de Ródano-Alpes entre 2024 y 2027. [39] Se espera que el sistema suministre 500 kW de energía para camiones pesados eléctricos. así como energía para vehículos utilitarios de carretera y coches eléctricos . [40]
Vinci probará dos sistemas de carreteras eléctricas (ERS) entre 2023 y 2027. Ambas tecnologías se probarán inicialmente en condiciones de laboratorio y, una vez que cumplan los requisitos de la prueba, se instalarán a lo largo de 2 kilómetros cada una en la autopista A10 al sur de París. Se probará la durabilidad del ERS inalámbrico de Electreon bajo el tráfico de la carretera e intentará alcanzar 200 kW de entrega de energía por camión utilizando múltiples receptores. Rail ERS de Elonroad, que suministra 350 kW de potencia por receptor, se probará para detectar efectos de derrape en motocicletas . Ambos sistemas serán interoperables con automóviles, autobuses y camiones. [41]
Japón probó un sistema de carreteras eléctricas en una vía pública con Honda en 2018. [35] : 10
Bombardier llevó a cabo una prueba de transferencia dinámica de energía inalámbrica en Mannheim , Alemania, en 2013. [35] : 9
El Ministerio de Economía alemán, BMWK , evaluó sistemas de catenarias para camiones. El proyecto se denominó "e-Highway" y culminó con tres pruebas en vías públicas: FESH, ELISA y eWayBW. [2] [42] Una de estas pruebas se lanzó en mayo de 2019 en una sección de 10 km (6,2 millas) de Bundesautobahn 5 al sur de Frankfurt , operada por el consorcio ELISA que incluye a Siemens y Scania. [43] Los resultados fueron mixtos. Al final del período de prueba, el sistema funcionaba satisfactoriamente y los operadores que utilizaban la tecnología disfrutaban de menores costos de flete. A pesar de esto, el Ministerio se encontró con costes elevados, mantenimiento difícil [9] y riesgos de seguridad para los servicios de emergencia en las líneas aéreas y para los automovilistas en los postes de las carreteras. [10] Posteriormente, el Ministerio puso fin a su apoyo financiero a los ensayos. [8]
Highways England inició un proyecto dinámico de transferencia de energía inalámbrica en 2015 [44], pero el proyecto se canceló a principios de 2016 por razones presupuestarias. [4] Otro estudio de viabilidad de transferencia de energía inalámbrica dinámica, denominado DynaCoV, comenzó en 2021 y publicó su informe final en 2022. El estudio encontró que la carga inalámbrica dinámica es de 3 a 10 veces más cara que la carga conductiva y no es financieramente viable. [5] Los costos propuestos para 200 metros (220 yardas) fueron aproximadamente 716 000 GBP para las bobinas inductivas y sus unidades de gestión, £ 258 000 para costos civiles que incluyen obras viales y conexiones a la red eléctrica, £ 64 000 para planificación y puesta en servicio, £ 18 000 para 12 meses de mantenimiento. y gestión de datos, £129.500 para equipar un autobús y una furgoneta con receptores inalámbricos, y £300.000 para el informe adjunto sobre el proyecto. [45] La empresa que participó en el estudio, Electreon, pavimentará su camino de demostración de carga inalámbrica en 2024. [46]
En mayo de 2023, ENRX (anteriormente IPT) ganó un contrato para construir un sistema de carga inalámbrica de una milla capaz de cargar hasta 200 kW en State Road 516 cerca de Orlando , Florida . El proyecto está financiado con 13 millones de dólares. [47] Detroit , Michigan, abrió en noviembre de 2023 una sección de carretera de carga inalámbrica de un cuarto de milla cerca de Michigan Central . El proyecto fue financiado con 5,9 millones de dólares. [48] La infraestructura, proporcionada por Electreon, impulsaba una camioneta que circulaba a 9 mph con 16 kW de potencia. [49]
Indiana comenzó a construir una franja de carretera electrificada en 2024 que utiliza carga de bobina inductiva a 200 kW, adecuada para camiones pesados. El proyecto cuesta 11 millones de dólares por cuarto de milla de carretera. La investigación sobre el proyecto, realizada por Steve Pekarek de la Universidad Purdue , tiene como objetivo mostrar que la tecnología podría hacer que la transición a camiones eléctricos pesados sea más beneficiosa desde el punto de vista financiero para las empresas. [50]