3as Jornadas sobre EnergíaUniversitat de Girona – Escuela Ingenieros

Girona, 23 septiembre 2010.

2

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN ELEFICIENCIA ENERGÉTICA EN ELTRANSPORTE METROPOLITANO DE VIAJEROSTRANSPORTE METROPOLITANO DE VIAJEROS

EXPERIENCIA DE EXPERIENCIA DE TMBTMB

Tecnologías y compromiso medioambientalTecnologías y compromiso medioambiental

Francisco González Balmas

Director Área Técnica de Bus

Transports de Barcelona, S.A. ( TMB )

El transporte de viajeros en la R.M. BarcelonaEl transporte de viajeros en la R.M. Barcelona

4

Mar MediterráneoMar Mediterráneo

GarrafGarraf

Alt PenedèsAlt Penedès

Baix Baix LlobregatLlobregat

Vallès Vallès OccidentalOccidental

Vallès Vallès OrientalOriental

MaresmeMaresme

BarcelonaBarcelona

La Región Metropolitana de Barcelona (RMB)

Región Metropolitana de Barcelona7 comarcas, 164 municipios3.241,5 km2

4.992.190 habitantes Dens = 1.540 h/km2

Ciudad de Barcelona101 km2

1.638.100 habitantes Dens= 16.219 h/km2

Ámbito EMT18 municipios333,4 km2

2.540.850 habitantes Dens= 7.621 h/km2

Datos de 2009Fuente: Idescat

BarcelonèsBarcelonès

5

La movilidad en la RMB

Reparto modal en el conjunto de la RMB

Fuente: EMEF 2006, Institut d’Estudis Regionals i Metropolitans

ATM 2006: Autoridad del Transporte Metropolitano

Cada día la población general de la RMB realiza 14,1 millones de desplazamientos, de los

cuales 2,7 millones son con transporte público. Cuanto más lejos de la ciudad central, el uso del vehículo privado se impone en detrimento del transporte colectivo.

Detalle por ámbitos de residencia Transporte público

(viajes por etapas)

42,8%

19,6%

37,7%

A pie T. Público V. Privado

28%36%

10% 12% 5% 9%

Bus TMB Metro TMB FGC

RENFE Otros buses Otros modos

0

10

20

30

40

50

60

BCN RestoEMT

EMT RestoRMB

RMB

A pie T. Público V. Privado

6

La movilidad en Barcelona

Fuente: EMEF 2006, Instituto de Estudios Regionales y Metropolitanos

Los desplazamientos relacionados con Barcelona en los días laborables llegan a los

7,35 millones de desplazamientos. Los modos no motorizados (49,7%) y el transporte público (31,3%) son los más utilizados en los desplazamientos internos.

T.Público = 46,9%T.Privado = 49,5%

Todos los modos

ConexiónMecanizados

A pie = 35,68%T.Público = 36,03%T.Privado = 28,26%Total = 100 %

31,3%

49,7%

19,0%

49,5%

3,6%

46,9%

1,86 millones

4,25 millones

No motorizado

Transporte Público

Transporte Privado

A pie = 49,7% T.Público = 31,3%

Desplazamientos internos

Desplazamientos de conexión

Desplazamientos internos

7

Desplazamientos en día laborable en el área de Barcelona con distintos medios de transporte *

*Personas mayores de 13 años*Personas mayores de 13 años

To

tal d

esp

laza

mie

nto

s :

7.3

50.0

00T

ota

l des

pla

zam

ien

tos

: 7

.350

.000

To

tal d

esp

laza

mie

nto

s :

7.3

50.0

00T

ota

l des

pla

zam

ien

tos

: 7

.350

.000

Coche privadoCoche privado2.030.000 (27,6%)2.030.000 (27,6%)

Coche privadoCoche privado2.030.000 (27,6%)2.030.000 (27,6%)

No mecanizado (a pie, bicicleta,..)No mecanizado (a pie, bicicleta,..)2.810.000 (38,2%)2.810.000 (38,2%)

No mecanizado (a pie, bicicleta,..)No mecanizado (a pie, bicicleta,..)2.810.000 (38,2%)2.810.000 (38,2%)

TransporteTransporte públicopúblico

2.510.000 (34,2%)2.510.000 (34,2%)

TransporteTransporte públicopúblico

2.510.000 (34,2%)2.510.000 (34,2%)

Otros Otros OperOper. 100.000. 100.000Otros Otros OperOper. 100.000. 100.000

Autobuses Autobuses 700.000700.000

Autobuses Autobuses 700.000700.000

MetroMetro1.200.0001.200.000

MetroMetro1.200.0001.200.000

Renfe + FGC:.250.000Renfe + FGC:.250.000Renfe + FGC:.250.000Renfe + FGC:.250.000

TMBTMB1.900.0001.900.000

TMBTMB1.900.0001.900.000

BusBus800.000800.000

BusBus800.000800.000

FerrocarrilFerrocarril1.500.0001.500.000

FerrocarrilFerrocarril1.500.0001.500.000

Taxi 210.000Taxi 210.000Taxi 210.000Taxi 210.000 Tram : 50.000Tram : 50.000 Tram : 50.000Tram : 50.000

(Encuesta Movilidad 2007)

8

METRO – RED ACTUAL METRO – RED ACTUAL

L5

L5

L1

L1L3

L3

L4

L4

L2

L2

Barcelona

Sant Adriàde Besòs

Badalona

Santa Colomade Gramenet

L'Hospitaletde Llobregat

Cornellà

6 lineas6 lineas

93,3 km93,3 km

130 estaciones130 estaciones

130 trenes130 trenes

3.700 empleados3.700 empleados

361 M pas/año361 M pas/año

Datos 2009

9

Situación ActualSituación ActualProlongaciones Línea 1Prolongaciones Línea 1Lineas 9 - 10Lineas 9 - 10

Aeroport

El Prat

Foc Cisell

Torrassa

Collblanc

Zona Universitària

Maria Cristina

Lesseps

Guinardó

Sagrera

Gorg

Fondo

Can Zam

METRO – NUEVAS LÍNEAS Y MEJORA ACTUALES

LINEA 9 - 10:40 Km43 Estaciones

Mejora lineas actuales: +30 Km

TOTAL = + 70 km (+ 75 %)

•

10

EL TRANVÍA

TRAM BESOS

14 Km

28 paradas

8 M pas/año

TRAM BAIX

16,8 Km

35 paradas

16 M pas/año

11

La red de autobuses (TB)

• Número de líneas : 112 • Kms de líneas : 972 Km• Kms de carril bus : 110 Km• Paradas de autobús : 2.580 • Flota de autobuses : 1.080

buses • Número de cocheras : 4• Personal de TB : 4.200 • Pasajeros / año : 196 M.• Km / año : 47 M.• Litros combustible / año : 27 M.

• de Barcelona con

Comparación de medios de transporteComparación de medios de transporte

13

Consumo de energía por tipo de vehículo

MJ / kilómetro

2,3

2,9

20

27

32

65

120

150

0 25 50 75 100 125 150

Moto

Coche

Bus Std.

Bus Art.

BRT

Tranvía

Metro

Tren Cercanías

14

Consumo de energía por tipo de vehículo y pasajero

MJ / viajero - kilómetro

2,3

2,4

0,81

0,73

0,67

0,65

0,6

0,5

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Moto

Coche

Bus Std.

Bus Art.

BRT

Tranvía

Metro

Tren Cercanías

15

Capacidad Transporte según medio

Viajeros / Hora - Sentido

2.000

3.000

6.000

10.000

30.000

0 10000 20000 30000

Bus Std.

Bus Art.

BRT

Tranvía

Metro

Tecnologías consideradasTecnologías consideradas

17

Tecnologías consideradas

1. Biocombustibles Biodiesel

2. Gas Natural Comprimido (GNC)

3. Hidrógeno

• Pila combustible

4. Híbridos

BiocombustiblesBiocombustibles

19

¿Qué son los Biocombustibles?

Denominamos biocombustible a cualquier tipo de combustible que derive de la biomasa.

Los combustibles de origen biológico pueden sustituir parte del consumo en combustibles fósiles tradicionales (como el petróleo o el carbón). Son renovables

Los biocombustibles más usados y desarrollados son el bioetanol y el biodiésel.

Los biocombustibles sin usar proceden de cultivos como colza, girasol, soja, etc., que son cultivados para este propósito.

20

Efecto consumo combustible

El consumo de biodiesel es superior al consumo de gasoil, debido a su menor PCI.

A medida que aumentamos el porcentaje de biodiesel en la mezcla, aumenta su consumo.

Podríamos decir que en:

B100 aproximadamente hay entre un 10 y un 12% más de consumo.

B 30 aproximadamente hay entre un 3 y un 4% más de consumo.

B 10 aproximadamente hay entre un 1 y un 1,5% más de consumo.

Transports de Barcelona ha podido constatar el consumo en B10.

Actualmente en operación con B30. Confirmando resultados.

21

Efecto emisiones contaminantes (con B100)

La utilización de biodiésel como combustible presenta los siguientes efectos positivos:

Disminución de las emisiones globales de CO2 en un 80 %

Disminución de emisiones de:

CO en aproximadamente un 20%

HC en aproximadamente un 20%

PM en aproximadamente un 20%

Ligero aumento de NOx en aproximadamente un 5%

Gas Natural ComprimidoGas Natural Comprimido

23

EL GNC (Gas Natural Comprimido)

• Densidad energética baja. Grandes depósitos. Aumento tara

• Almacenamiento a bordo a alta presión (200 bar)

• En un autobús urbano - 15 pasajeros

• Distribución por gasoducto a las cocheras. Compresores

• Yacimientos distintos del petróleo Combustible alternativo

• Reservas mundiales mayores que petróleo ( 75 vs. 50 años)

• Combustión en motor ciclo Otto. Aumento consumo

• Aumento contenido emisión CO2

• Con catalizador 3-vías, emisiones muy bajas (EEV)

24

Instalaciones Repostaje GNC

Comprime el gas hasta 230 bars

Compresor de GNC Surtidor de GNC

Repostaje en 3 minutos

25

Instalaciones taller GNC

• Detección de gas: catalítica, por luz polarizada.

• Instalaciones eléctricas antideflagrantes

• Apertura automática de puertas.

• Actuaciones: aceite motor, encendido, filtros, reguladores de presión

• Operaciones y equipamiento. Pruebas de estanqueidad, manejo bombonas, previsión trabajos en techo autobús.

• Formación y capacitación

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Plan entrada flota GNC en TMB

STANDARD ARTICULADO TOTAL ACUMULADO

2001 35 35 35

2002 35 35 70

2005 40 51 91 161

2006 / 07 55 35 90 251

2009 40 5 45 296

2010 / 11 52 28 80 376

257 119376

(35 % flota)

Hidrógeno (Proyecto CUTE)Hidrógeno (Proyecto CUTE)

28

CiudadesCiudades participantesparticipantes. Condiciones. Condiciones

Ciudad Estado Condiciones marco Suministro de H2/energía

Hamburgo Alemania Topografia (llana) Electrólisis2) /Hidráulica+red

Barcelona España Clima ( cálido) Electrólisis2) /Solar+red

Luxemburgo Luxemburgo Tráfico Plataforma ( Electrólisis de NaCl)

Madrid España Tráfico/SP 1) Reforma de vapor2) /gas natural/ plataforma

Estocolmo Suecia Clima ( frío) Reforma de vapor2) /gas naturalAlternativa : Electrólisis local de energía hidráulica o reforma local de vapor a partir de bio-gas

Londres Gran Bretaña Clima ( húmedo)/ Tráfico

Refinería4) crudo /gas natural

Amsterdam Holanda Tráfico Electrólisis/ Electricidad “ verde” de red

Stuttgart Alemania Topografía ( montes)/ SP1)

Reforma de vapor2) /gas natural

Porto Portugal Clima ( cálido) / Topografía ( montes)

Plataforma ( Electrólisis )

29

Esquema general autobús Mercedes CITARO – Fuel Cell

30

Consumos de H2 Proyecto CUTE

31

Consumos de H2 TMB

Consumo medio por vehículoConsumo

medio 1084 1085 1086

[kg/100 km] [kg/100 km] [kg/100 km] [kg/100 km]

28,29 28,26 27,94 28,18

• Autonomía media bus : 41 Kg/ 28,18 Kg/100 Km = 145 km

• Recorrido medio diario bus TMB = 200 km

33

Vehículos Híbridos

VEHICULOS QUE COMBINAN MOTOR TÉRMICO Y ELÉCTRICO

POR SU FORMA DE ACTUACIÓN PUEDEN SER :• SERIE : Motor eléctrico acciona siempre las ruedas• PARALELO : Tanto el motor térmico como el eléctrico

actúan sobre las ruedas

• Posiblemente el paso previo a la Pila de Combustible de H2.• Para uso exclusivo urbano, mejor la configuración SERIE• En configuración gasolina / eléctrico o diesel / eléctrico.• Reducción consumo combustible = 20 – 30 %• Reducción emisiones escape = 30 – 50 %

34

Autobuses Híbridos

Varios fabricantes los están desarrollandoMAN EvoBus

SCANIA CASTROSUA

35

Esquema autobús híbrido

Comparativas energéticasComparativas energéticas

37

Balance energético en TMB

Consumo

Energético

• DIESEL Consumo 54 l /100 5,315 Kwh/ km ---

• BIODIESEL(10%) Consumo 54,5 l /100 5,327 Kwh/ km + 0,2 %

• G.N.C. Consumo 60 kg /100 8,148 Kwh/ km + 53 %

• Pila H2 Consumo 28,2 kg/100 9,40 Kwh/km + 77 %

Balance energético en TMB

ConsumoEnergético

• DIESEL Consumo 54 l /100 5,315 kWh/ km ---

• BIODIESEL(30%) Consumo 55,6 l /100 5,335 kWh/ km + 0,4 %

• G.N.C. Consumo 60 kg /100 8,504 kWh/ km + 60 %

• Pila H2 Consumo 28,2 kg/100 9,400 kWh/km + 77 %

• Desarr. Pila H2 Hib. Consumo 15,0 kg/100 5,00 kWh/km - 5,9 %

• HÍBRIDO Consumo 40,5 l/100 3,986 kWh/km - 25 %

Comparativas emisionesComparativas emisiones

39

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Euro-1 Euro-2 Euro-3 Euro-4 Euro-5

NOx HC CO PM

Requerimientos sobre emisiones en Europa

+ KYOTO - CO2

40

Mejoras medioambientales. Emisiones escape s/tecnología

5

3,5

2

1,5

0,8

0

1

0,2 0,2 0,2 0,05 00

0,51

1,52

2,53

3,5

44,5

5

NOx PM x 10g/kWh

Diesel Euro 3

Diesel Euro 4

Diesel Euro 5

Híbrido Euro5

GNC

Pila Combustible

41

Balance CO2

• DIESEL 0,54 l / km 1,41 Kg CO2 / km

• GNC 0,60 Kg / km 1,65 Kg CO2 / km

• PILA H2 0,28 Kg / km 0 Kg CO2 / km

• BIODIESEL30 0,556 l / km 1,45 Kg CO2 / km

1,10 kg CO2 / km global (80 % reduc)

• HÍBRIDO 0,405 l / km 1,06 Kg CO2 / km

42

Comparación nivel de ruidos

• Autobuses de Hidrógeno consiguen una reducción de un 6-20(A) % en el nivel de ruidos emitidos en dB(A) comparativamente a los vehículos de GN y Diesel .

Delante (plataforma

entrada)

Central (plataforma de

2ª puerta)

Detras (pasillo lado

motor)

Tubo escape Todos los valores en dB

(A)

1337 64,6 66,8 71,4 83,2IVECO GNC AÑO

2005

5533 75,6 78,3 82,5 94M.B. DIESEL

AÑO 1992

1085 65 65,6 74 78,9 M.B. CITARO H2

6302 58,7 62 73,9 81IVECO GNC

ARTICULADO AÑO 2005

3809 64 66,3 76,7 96

MAN NG 312 G

(ARTIC.) DIESEL AÑO 1997

Pruebas con sonómetro (orientado al motor y a 1200 rpm)

Comparativas costesComparativas costes

44

Balance Económico 2009

Diesel Consumo 54 L /100 Km 0,777 €/l 0,42 €/Km ----

Biodiesel 30 Consumo 55,6 L/100 km 0,780 €/l 0,43€/km + 3,1 %

Biodiesel 100 Consumo 59,5 L/100 km 0,790 €/l 0,47 €/km + 12 %

G.N.C. Consumo 60 Kg /100 Km 0,028 €/Kwh 0,28 €/Km - 33 %

Pila H2 Consumo 28 Kg/100 Km 10 €/kgH2 2,80 €/km 6,7 : 1

Consumo

Mantenimiento 1er.Nivel

DIESEL 0,18 €/Km ---

BIODIESEL 30 0,18 €/Km ---

BIODIESEL 100 0,18 €/Km ---

GNC 0,225 €/Km + 25 %

PCH 15,0 €/Km 83 : 1

45

Total costes de explotación

Combustible

coste

Mantenimiento

costeTOTAL

INCREMENTO VS DIESEL

DIESEL 0,42 0,18 0,60 €/Km ---

BIODIESEL 30 0,43 0,18 0,61 + 2,0 %

BIODIESEL 100 0,47 0,18 0,65 + 8,3 %

G.N.C 0,28 0,225 0,505€/Km - 16 %

Pila H2 2,80 15,0 17,8 €/Km 30 : 1

46

Gráfica comparativa costes adquisición y explotación-2009

0

200. 000

400. 000

600. 000

800. 000

1. 000. 000

1. 200. 000

1. 400. 000

0

0, 5

1

1, 5

2

2, 5

3

3, 5

4

4, 5

5

COSTE(Euros) 1. 250. 000 350. 000 250. 000 225. 000 225. 000

Fuel/ Km (Euros) 2, 8 0, 31 0, 28 0, 47 0, 42

P I LA

COMBUSTI BLEHI BRI DO G. N. C. BI ODI ESEL DI ESEL

ConclusionesConclusiones

48

Conclusiones

• El principio básico de eficiencia energética en el transporte metro-politano de viajeros consiste en la adecuada elección del medio más ajustado a la carga de pasaje de la ruta.

• Como se ha visto, en cualquier caso es más eficiente el transporte público que el privado, por su mayor ocupación.

• Para el caso del autobús urbano, además de ajustar su dimensión a la carga, se puede jugar con tecnologías alternativas :

• Diesel• Gas Natural Comprimido• Híbrido eléctrico diesel ó gas natural• Biodiesel• Pila Combustible a hidrógeno

• La elección de estas tecnologías debe tener en cuenta no sólo la eficiencia energética, sino el impacto medioambiental y el coste.

49

Muchas gracias por su atención

e-mail : fagonzalez@tmb.cat