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Autobús eléctrico

Buses eléctricos en Bogotá , la ciudad con más buses eléctricos fuera de China
Un trolebús Neoplan USA de la Autoridad de Transporte de la Bahía de Massachusetts en el área metropolitana de Boston
Un autobús eléctrico a batería Proterra BE35 operado por San Joaquin RTD junto a su estación de carga fija
Un autobús eléctrico de dos pisos en Hong Kong
Autobús eléctrico de Edison en 1915
San Alberto en la provincia productora de petróleo de Alberta , Canadá .

Un autobús eléctrico es un autobús que se propulsa mediante motores eléctricos , a diferencia de un motor de combustión interna convencional . Los autobuses eléctricos pueden almacenar la energía eléctrica necesaria a bordo o ser alimentados con electricidad de la red eléctrica de forma continua desde una fuente externa, como líneas aéreas . La mayoría de los autobuses que utilizan almacenamiento de energía a bordo son autobuses eléctricos de batería (que es de lo que trata principalmente este artículo), donde el motor eléctrico obtiene energía de un paquete de baterías a bordo , aunque existen ejemplos de otros modos de almacenamiento, como el autogiro que utiliza almacenamiento de energía de volante de inercia . Cuando la electricidad no se almacena a bordo, se suministra por contacto con fuentes de alimentación externas, por ejemplo, a través de un colector de corriente (como los postes de conducción aérea en los trolebuses ), o con una fuente de alimentación a nivel del suelo , o mediante carga inductiva .

En 2017, el 99% de todos los autobuses eléctricos a batería del mundo se habían desplegado en China continental , con más de 421.000 autobuses en circulación, lo que supone el 17% de la flota total de autobuses de China . [1] A modo de comparación, Estados Unidos tenía 300 y Europa 2.250. [2] En 2021, la cuota de autobuses eléctricos de China se mantuvo en el 98%, mientras que Europa había alcanzado los 8.500 autobuses eléctricos, [3] siendo Moscú la flota más grande de Europa . [4]

Historia

Principios

Batería

Uno de los tipos de autobuses eléctricos más populares en la actualidad son los autobuses eléctricos de batería . Los autobuses eléctricos de batería tienen la electricidad almacenada a bordo del vehículo en una batería. A partir de 2024, los autobuses eléctricos de batería podrían tener una autonomía de más de 350 km [5] con una sola carga, aunque las temperaturas extremas, las colinas, el estilo de conducción y las cargas pesadas pueden reducir la autonomía. [6]

La conducción urbana implica una gran cantidad de aceleración y frenado. Por ello, el autobús eléctrico a batería es superior al autobús diésel, ya que puede recargar la mayor parte de la energía cinética en las baterías durante el frenado, lo que reduce el desgaste de los frenos. El uso de propulsión eléctrica en lugar de diésel reduce el ruido y la contaminación en las ciudades. [7]

Al circular por una ciudad, es importante minimizar el peso en vacío y en movimiento del autobús. Esto se puede lograr utilizando aluminio como material de construcción principal. También se pueden utilizar paneles compuestos y otros materiales ligeros. Según el fabricante finlandés de autobuses Linkker, su construcción de autobuses totalmente de aluminio es unos 3000 kg más ligera que los autobuses de acero modernos de tamaño comparable , que tienen un peso en vacío de 9500 kg. La reducción del peso permite una mayor carga útil y reduce el desgaste de componentes como frenos, neumáticos y juntas, lo que permite ahorrar costes al operador. [8]

Cargando

Los autobuses se pueden cargar en estaciones enchufables o en plataformas de carga inalámbricas especiales , pero las estaciones enchufables son más comunes debido a que son más rápidas y eficientes. [11]

Suecia está estudiando cuatro tecnologías de carga dinámica diferentes que permiten que los autobuses y otros vehículos se carguen mientras circulan por carreteras y autopistas. Las cuatro tecnologías probadas son cables aéreos , rieles en la carretera, rieles en la carretera y bobinas inductivas en la carretera. [9] [10]

La primera microrred alimentada con energía solar para cargar autobuses eléctricos en EE. UU. está en construcción en el condado de Montgomery, Maryland , y su finalización está prevista para el otoño de 2022. [12]

Condensadores

Los autobuses pueden utilizar condensadores en lugar de baterías para almacenar su energía. Los ultracondensadores sólo pueden almacenar alrededor del 5 por ciento de la energía que las baterías de iones de litio almacenan para el mismo peso, lo que limita su alcance a una corta distancia por carga. Sin embargo, los ultracondensadores pueden cargarse y descargarse mucho más rápidamente que las baterías convencionales. En los vehículos que tienen que detenerse con frecuencia y de manera predecible como parte de su funcionamiento normal, el almacenamiento de energía basado exclusivamente en ultracondensadores puede ser una solución. [13]

China está experimentando con un nuevo tipo de autobús eléctrico, conocido como Capabus , que funciona sin líneas aéreas continuas utilizando energía almacenada en grandes condensadores eléctricos de doble capa 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 .

A principios de 2005 se estaban probando algunos prototipos en Shanghái. En 2006, dos rutas de autobuses comerciales comenzaron a utilizar autobuses eléctricos con condensadores de doble capa; una de ellas es la ruta 11 de Shanghái. [14] En 2009, Sinautec Automobile Technologies, [15] con sede en Arlington, VA , y su socio chino, Shanghai Aowei Technology Development Company [16] 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. [17] Otros 60 autobuses se entregarán a principios del próximo año con ultracondensadores que suministran 10 vatios-hora por kilogramo .

Los autobuses tienen rutas muy predecibles y necesitan detenerse regularmente, cada 5 kilómetros (3 millas), lo que permite oportunidades para una recarga rápida. El truco es convertir algunas paradas de autobús a lo largo de la ruta en estaciones de carga . En estas estaciones, un colector en la parte superior del autobús se eleva y toca una línea de carga aérea. 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 compañía dice que las estaciones de recarga pueden estar equipadas con paneles solares . Una tercera generación del producto, dará 32 kilómetros (20 millas) de alcance por carga o más. [13] Un autobús de este tipo fue entregado por Chariot Motors en Sofía, Bulgaria en mayo de 2014 para una prueba de 9 meses. Cubre 23 km en 2 cargas. [18]

Sinautec estima que uno de sus autobuses tiene un décimo del costo de energía de un autobús diésel y puede lograr ahorros de combustible de por vida de $200,000. Además, los autobuses usan 40 por ciento menos electricidad en comparación con un trolebús eléctrico , principalmente porque son más ligeros y tienen los beneficios del frenado regenerativo . 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 también es más barato que los autobuses con batería de iones de litio , aproximadamente un 40 por ciento menos costoso, con una calificación de confiabilidad muy superior. [13] [17]

Existe también una versión híbrida enchufable , que también utiliza ultracaps.

Desarrollos futuros

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 mantener 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. [19]

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. [20]

Desventajas

Al igual que con otros vehículos eléctricos , el control del clima y el clima extremadamente frío debilitarán el rendimiento de los autobuses eléctricos. Además, el terreno puede representar un desafío para la adopción de vehículos eléctricos que transportan energía almacenada en comparación con los trolebuses, que obtienen energía de líneas aéreas. Además, en comparación con los trolebuses, los autobuses eléctricos de batería tienen una menor capacidad de pasajeros porque el peso de las baterías aumenta las cargas por eje en jurisdicciones donde existen límites legales de carga por eje en las carreteras. [ cita requerida ] Incluso cuando las condiciones son favorables, los autobuses con motor de combustión interna con frecuencia funcionan con diésel, y el diésel es relativamente económico por milla. Las altas tarifas de los servicios públicos locales (especialmente durante los períodos de máxima demanda) y los sistemas de carga patentados plantean barreras para la adopción. [ 21 ]

Fabricantes y modelos

Uso escolar

América del norte

Bay Shore, Nueva York , nuevos autobuses escolares totalmente eléctricos Blue Bird.

En 2014, se entregó el primer autobús escolar totalmente eléctrico de producción [22] al Distrito Escolar Unificado de Kings Canyon en el Valle de San Joaquín de California. El autobús escolar de clase A fue construido por Trans Tech Bus , utilizando un sistema de control de tren motriz eléctrico desarrollado por Motiv Power Systems , de Foster City, California. El autobús fue uno de los cuatro que ordenó el distrito. La primera ronda de autobuses SST-e (como se los llama) está financiada en parte por el Programa de Mejora de la Calidad del Aire AB 118 administrado por la Junta de Recursos del Aire de California .

El vehículo Trans Tech/Motiv ha pasado todas las inspecciones y certificaciones del KCUSD y de la Patrulla de Carreteras de California. Aunque se utilizan algunos híbridos diésel, este es el primer autobús escolar eléctrico moderno aprobado para el transporte de estudiantes por cualquier estado.

El primer autobús escolar totalmente eléctrico del estado de California se detiene frente al edificio del Capitolio de California en Sacramento.

Desde 2015, el fabricante canadiense Lion Bus ofrece un autobús escolar de tamaño completo, el eLion, con una carrocería fabricada en materiales compuestos. Se trata de una versión de producción regular que se fabrica y se envía en grandes cantidades desde principios de 2016, con unas 50 unidades vendidas hasta 2017. [23]

En febrero de 2021, había unos 300 autobuses escolares eléctricos en funcionamiento en Estados Unidos. Ese mes, el condado de Montgomery, Maryland, aprobó un contrato para la transición de su flota de autobuses escolares de 1.400 vehículos a autobuses eléctricos para 2035, y los primeros 25 autobuses llegarían en otoño de 2021. [24]

La Ley de Inversión en Infraestructura y Empleo de 2021 incluyó $2.5 mil millones en fondos para autobuses escolares eléctricos, que se distribuirán en cinco años. [25]

En junio de 2022, 38 estados de EE. UU. utilizaban autobuses escolares eléctricos. [26]

En septiembre de 2022, la financiación de la EPA para autobuses escolares eléctricos se duplicó, de 500 millones de dólares a casi 1.000 millones de dólares, debido a la alta demanda. Se espera que la mejora de la calidad del aire con respecto a los autobuses escolares propulsados ​​por diésel sea útil para los niños con asma. [27] Además, se presentó la Ley BIDIRECCIONAL en el Senado de los EE. UU. para "crear un programa dedicado a implementar autobuses escolares eléctricos con capacidad de flujo bidireccional de vehículo a red (V2G)".

Zonas donde se utilizan autobuses eléctricos

Autoridades de tránsito que utilizan autobuses de batería u otros tipos de autobuses totalmente eléctricos, distintos de los trolebuses :

Asia

Emiratos Árabes Unidos

Los Emiratos Árabes Unidos han introducido recientemente autobuses eléctricos. Se trata de autobuses públicos que dan servicio a Dubái. [28]

Malasia

Indonesia

Un autobús eléctrico SAG BMP-230301 operado por TransJakarta en Yakarta

India

Un autobús eléctrico en Hyderabad , India

Reflejos:

Las ciudades que utilizan autobuses eléctricos incluyen:

Irán

Israel

Porcelana

BYD K8A,K9FE,C9,C8,K6,T8SA,T3 en Bengbu , Anhui , China
La flota de autobuses eléctricos de Pekín en servicio durante los Juegos Olímpicos de 2008 .

En 2016, se pusieron en servicio 156.000 autobuses al año en China. [60] A finales de 2020, había 378.700 autobuses eléctricos en funcionamiento, lo que representa el 53,8% del total de autobuses. [61]

Japón

Autobús comunitario "Hamurun"

Singapur

Un autobús eléctrico Yutong E12DD operado por Tower Transit Singapore

Corea del Sur

El "Peanut Bus" de Seúl en el monte Namsan .

Tailandia

Un autobús eléctrico en Bangkok , Tailandia .

Katar

741 autobuses eléctricos son operados por Mowasalat (Karwa), el sistema de transporte público del país. [82]

Vietnam

VinBus en Hanoi , Vietnam 2021

Europa

Bielorrusia

El autobús eléctrico bielorruso E-433 se prueba en Moscú

Bélgica

La electrificación de los autobuses belgas sigue una fuerte tendencia al alza:

En cuanto a los autobuses totalmente eléctricos, Bélgica solo tenía 4 en funcionamiento en 2019. [86]

Bulgaria

Pavo

Finlandia

Francia

Alemania

Reino Unido

Italia

Lituania

Países Bajos

Una estación de carga de VDL Citea Electric en la estación de autobuses de West-Terschelling , NL .

Los Países Bajos son los países europeos con más autobuses eléctricos. A finales de 2019, la cifra había llegado a 770, o el 15% de toda la flota holandesa de 5.236 autobuses. Se espera que esta cifra aumente a 1.388 a finales de 2020. En las provincias de Groningen y Drenthe, el 47% de los autobuses son eléctricos, en Limburgo el 37% y en Holanda Septentrional el 31%. Los principales fabricantes son VDL (486 de los 770 existentes), Ebusco (110), Heuliez (49) y BYD (44). [107] En 2015, las autoridades de transporte público holandesas acordaron comprar solo autobuses libres de emisiones a partir de 2025 y hacer que toda la flota sea libre de emisiones para 2030. [108]

Ámsterdam

En diciembre de 2018, GVB encargó 31 autobuses eléctricos a VDL, con opción a 69 autobuses más. Entraron en servicio el 2 de abril de 2020 en las rutas 15, 22 y 36, y están

Los autobuses se recargan a través de un pantógrafo desde 31 cargadores rápidos Heliox de 8 MW en el depósito Garage West en Jan Tooropstraat y siete cargadores de 45 kW en la estación Sloterdijk . [108] [109] EBS ( Egged Bus Systems ), que presta servicio principalmente en Waterland al norte de Ámsterdam, también ha pedido 10 autobuses eléctricos a VDL. [109]

Arnhem

Arnhem cuenta con la única red de trolebuses de los Países Bajos , inaugurada en 1949 y que opera 46 autobuses articulados en seis rutas.

Eindhoven

El 11 de diciembre de 2016, Hermes presentó 43 autobuses VDL de 18 metros totalmente eléctricos en Eindhoven , que recorren una distancia diaria de 400 km. En 2017, esta fue la mayor operación de autobuses totalmente eléctricos de Europa.

Haaglanden

EBS utiliza 116 autobuses eléctricos en su red de Haaglanden:

Róterdam

En 2018, Róterdam encargó 55 autobuses eléctricos a VDL [109] y en 2019 obtuvo un préstamo del Banco Europeo de Inversiones para comprar otros 105 autobuses eléctricos y 103 híbridos. [111]

Aeropuerto de Schiphol

Desde marzo de 2018, 100 autobuses eléctricos articulados VDL Citea operados por Connexxion han prestado servicio en el aeropuerto de Schiphol . Los autobuses tienen una capacidad de batería de 170 kWh y una autonomía de 80 kilómetros. Se cargan durante el día mediante cargadores rápidos Heliox de 450 kW, que tardan entre 15 y 25 minutos. Durante la noche, las cargas lentas de 30 kW tardan entre 4 y 5 horas. [112] Están alimentados por energía 100% renovable , procedente de energía eólica y paneles solares en las cocheras. [113] Los autobuses prestan servicio en dos redes diferentes:

Desde 2016, una flota de 35 autobuses BYD con batería de 12 metros ha prestado servicios en el aeródromo. [114]

Utrech

En Utrecht, Qbuzz opera autobuses eléctricos desde 2017.

Islas Frisias

En abril de 2013, seis autobuses BYD totalmente eléctricos circularon en la isla de Schiermonnikoog . Arriva comenzó a operar 16 autobuses eléctricos en Vlieland, Ameland y Schiermonnikoog.

Polonia

Autosan Sancity 12LFE en Częstochowa

En 2022, en Polonia funcionan alrededor de 700 autobuses eléctricos (sin contar los trolebuses ) de distintos fabricantes, y hay planes para adquirir otros cientos. Las flotas más grandes se encuentran en Varsovia (162 autobuses), Cracovia (78 autobuses), Poznań (59 autobuses), Jaworzno (44 autobuses) y Zielona Góra (43 autobuses). [120] Los trolebuses funcionan en Gdynia , Lublin y Tychy , con alrededor de 250 a 300 en servicio.

Rumania

En Rumanía, a excepción de las ciudades mencionadas anteriormente, hay más de 350 autobuses eléctricos en funcionamiento y su número está aumentando. La mayoría de los autobuses eléctricos en Rumanía son suministrados por: Solaris (Polonia), SOR (República Checa), Karsan (Turquía), Temsa (Turquía), BYD (China), ZTE Bus en cooperación con BMC Trucks and Bus (Rumanía). La lista anterior está incompleta, ya que se están lanzando más licitaciones para autobuses eléctricos y siguen apareciendo más autobuses y modelos.

Rusia

Un autobús eléctrico ruso KamAZ-6282 en ruta en Moscú .
LiAZ-6274 es otro modelo común en la flota de autobuses eléctricos de Moscú .

Serbia

España

Suecia

Suiza

Sistema de transferencia de energía TOSA de ABB

América del norte

Aruba

Canadá

Columbia Británica
Ontario
Quebec

Estados Unidos

Estación de carga de Spokane Transit City Line

En noviembre de 2019, los pedidos de nuevos autobuses eléctricos habían superado la capacidad de fabricación. [148]

La Ley de Inversión en Infraestructura y Empleo de 2021 incluyó $2.5 mil millones en fondos para autobuses escolares eléctricos, que se distribuirán en cinco años. [25] Para junio de 2022, había compromisos para 12.275 autobuses escolares eléctricos en 38 estados. [149]

Un estudio de 2022 realizado por National Grid y Hitachi Energy indica que la instalación de infraestructura de carga para la electrificación de la flota requerirá actualizaciones específicas de la ubicación en la red eléctrica de EE. UU . [150] [151]

En 2022, había 5.269 autobuses eléctricos de batería. [152]

Las ciudades que utilizan autobuses eléctricos incluyen:

California

Desde el año 2000, la Junta de Recursos del Aire de California cuenta con una Norma de Flota para Agencias de Tránsito, que exige que las agencias de tránsito reduzcan las emisiones. [157] En 2018, emitió la norma Innovative Clean Transit , que exige que todos los autobuses de tránsito nuevos adquiridos después de 2029 sean autobuses de cero emisiones. [158]

Long Beach, California y la Autoridad de Tránsito del Valle Antílope cargan algunos de sus autobuses en plataformas de carga inalámbricas especiales ubicadas a lo largo de las rutas de autobuses. [11]

En 2019, había más de 200 autobuses eléctricos en servicio en California y varios cientos más de autobuses eléctricos para California estaban en espera de pedidos. [148]

En 2023, Oakland, California, presentó la primera flota importante de autobuses escolares eléctricos en un distrito escolar de EE. UU. Estos autobuses no solo sirven como medio de transporte para los estudiantes, sino que también aportan 2,1 gigavatios-hora de electricidad anualmente a la red eléctrica , lo que es suficiente para abastecer entre 300 y 400 hogares. Esta iniciativa tiene especial importancia en Oakland, una comunidad donde muchos estudiantes provienen de familias de bajos ingresos que se ven desproporcionadamente afectadas por la contaminación industrial. Se proyecta que los autobuses eléctricos reducirán las emisiones de dióxido de carbono en aproximadamente 25.000 toneladas cada año, mejorando así tanto el medio ambiente como las condiciones de salud dentro de la comunidad. [159]

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; [160] con Long Beach Transit , para 2018, para una flota de autobuses eléctricos de 10 vehículos, $0,85; [161] y con Foothill Transit , para 2018, para una flota de autobuses eléctricos de 12 vehículos, $0,84. [162] [163]

Estados sin planes para autobuses eléctricos

En 2019, "solo cinco estados, Arkansas, New Hampshire, Dakota del Norte, Dakota del Sur y Virginia Occidental, ... [no tenían] agencias de tránsito que planearan operar autobuses eléctricos o autobuses con celdas de combustible de hidrógeno". [148]

Oceanía

Australia

Autobús eléctrico de Interline Bus Services en Sídney , Australia
Territorio de la Capital Australiana
Nueva Gales del Sur
Queensland
Australia Occidental
Victoria

Nueva Zelanda

Sudamerica

Brasil

Chile

Colombia

Uruguay

En 2013 Abriely importó para el operador de transporte turístico Uruguay-Argentina Buquebus un BYD K9 para una línea turística en Colonia del Sacramento . Esa línea no tuvo éxito y el autobús se vendió en 2016 al mayor operador de autobuses de tránsito urbano y suburbano de Montevideo , CUTCSA, que lo numeró ad [ aclaración necesaria ] el 2016 ("fuera" [ aclaración necesaria ] del 1-1136 cubierto por las 1136 unidades del operador). En ese servicio, el autobús demostró que, si bien estaba restringido y limitado por la capacidad de la batería en las líneas más largas, podía funcionar fácilmente en las líneas más cortas; Entonces, en 2020 CUTCSA adquirió 20 BYD K9 para usar en tres líneas eléctricas exclusivas [ aclaración necesaria ] : (CE1 Ciudad Vieja-Tres Cruces, en reemplazo de la línea CA1. (CE = "Céntrica Eléctrica"; CA era "Céntrica Accesible" o "Céntrica Accesible") Fue la primera línea de buses de piso bajo exclusiva [aclaración necesaria] en Uruguay y una tarifa más baja, E14 Ciudad Vieja-Pocitas en reemplazo de las líneas 14, y la línea DE1 Ciudad Vieja-Carrasco en reemplazo de la línea D1. (D = significa Diferencial y se refiere a que es más rápida que otra línea preexistente)
En 2020 los otros tres operadores de buses montevideanos COETC, UCOT y COME compraron respectivamente 4, 3 y 3 Yutong E12LF (también conocida como ZK6128BEVG) para uso en líneas no exclusivas (y en los casos de COETC y UCOT también la CE1)
En el primer semestre [ aclaración necesaria ] de 2023 CUTCSA inició las pruebas de un Higer KLQ6126GEV numerado como 2023: primero en las líneas exclusivas eléctricas, luego en líneas múltiples afiliadas a las agrupaciones de líneas conocidas como "Línea A", y finalmente en las líneas "Interdiferenciales" (Líneas Interdiferenciales compuestas tanto por líneas Diferenciales como interdepartamentales) en preparación para la adquisición de unidades eléctricas para reemplazar alrededor del 25% de la flota de 1140 buses.
El 7 de mayo de 2023, Claudio Techera, reportero de la revista Transporte Carretero, subió a su canal personal de YouTube una entrevista con Álvaro Gómez, director de PRIMATUR, importador oficial de Yutong en Uruguay, en la que Gómez confirmó que la cooperativa COETC y la empresa COME SA habían firmado contratos para la adquisición de 10 buses Yutong U12 por cada operador, con la posibilidad de modificar las ventanillas laterales para facilitar la sustitución de vidrios rotos por piedras o balas. El 11 de junio, la cooperativa UCOT confirmó la compra de 10 unidades U12 tras una reunión de directores.

Véase también

Referencias

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