introducción al transporte sustentable · 25 de octubre de 2016 juan pablo zagorodny...
TRANSCRIPT
25 de Octubre de 2016
Juan Pablo Zagorodny [email protected]
www.AAVEA.org
como sector Económico-Energético
Introducción al Transporte Sustentable
Parte 2
Continuación y conclusiones…
AAVEA - 25/10/2016 – 2
AAVEA - 25/10/2016 – 3
Tipo de transportePasajeros
Prom.
Potencia
(kW)
Energía
Abordo
(kWh)
Autono-
mia (km)
Consumo
Energía
(kWh/km)
Consumo
(kWh/km/
pasajero)
Bicicleta Eléctrica (1) 1 0,35 0,432 30 0,014 0,014
Motocicleta eléctrica (2) 1 40 9,8 134 0,073 0,073
Motocicleta a nafta (*) 1 22,8 123,6 388,5 0,318 0,318
Auto eléctrico (3) 2 80 30 172 0,174 0,087
Auto Diesel (+) 2 51,5 500 650 0,769 0,385
Bus eléctrico 30p (4) 30 180 324 250 1,296 0,043
Bus Diesel 30p (#) 30 191 3225 350 9,214 0,307
0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500
Bicicleta Eléctrica (1)
Motocicleta eléctrica (2)
Motocicleta a nafta (*)
Auto eléctrico (3)
Auto Diesel (+)
Bus eléctrico 30p (4)
Bus Diesel 30p (#)
kWh / km / pasajero promedio
Consumo de energía de distintos modos de transporte con factor de ocupación promedio
Una idea de Eficiencias comparadas…
Eficiencia Energética … fuente virtual de energía renovable
2. Enchufables (EV y PHEV): Sí, aunque no tan obvio.
Considerar la fuente de la electricidad
En Argentina: 60% térmica, 35% hidro, 5% nuclear…
¿Ahorran energía los VE? (2)
Kangoo eléctrica
en TECNÓPOLIS, 2012
Kangoo Eléctrica en KDT,
Buenos Aires, 2014,
con cargador de EDESUR
AAVEA - 25/10/2016 – 4
Ejercicio: 1.000 autos diésel vs. 1000 autos eléctricos:
Km / día 75
Km / año (1) 24.000
Nº de vehículos 1.000 PCI GasOil (kWh / L) 11,9
(MWh / m3)
Precio GasOil
(U$S/m3) 500
DIESEL (1) ELECTRICO (2)
tanque (Litros) 42 batería (kWh) 30
energía (kWh) 499,8 autonomía (km) 161
autonomía (km) 650
km / Litro 15,48 km/kWh 5,37
km / kWh 1,30
kWh / km 0,77 kWh/km 0,186
kWh / año / auto 18.454 kWh / año / auto 4.472
Incluyendo el contenido de Combustibles en Generación 8.698
MWh/año/flota 18.454 MWh/año/flota 8.698
m3 de GasOil 1.551 m3 de GasOil Equiv. 730,9
DIFERENCIA en m3 Gas Oil equivalente / año = 820
Valor Económico en U$S ahorrado / año = 409.917
(1) Fiat Siena Diesel TD 1.7
(2) Nissan Leaf 2016: 170 km / 30 kWh
Proporción de Gasto de Energía:
2,12 (kWh tot./kWh el.)
AAVEA - 25/10/2016 – 5
Emisiones de CO2: 1.000 autos diésel vs. 1000 autos eléctricos:
DIESEL ELECTRICO
km / Litro 15,48 km/kWh 5,37
km / kWh 1,30
M3 GO / año / flota 1.551 MWh (SADI) / año / flota 4.472
Ton. de CO2 4.062 Ton. de CO2 (SADI) 2.361
DIFERENCIA en Ton. de CO2 / año = 1.701
Factor de Emisiones del SADI (2014): 0,528 ton. CO2 / MWh
AAVEA - 25/10/2016 – 6
Factor de Emisiones del GasOil: 2,62 ton. CO2 / M3
(*) Sup. ambos vehículos livianos monoplaza, para tomar en cuenta solamente la eficiencia del motor
Opción C
Energía eléctrica
renovable
x 0,95
La energía… de la fuente a la rueda
(bio) combustible refinado (o blend) nacional o import
Combustible fósil
en pozo
Bio-combustible de plantas o
residuos
x 0,9
x 0,9
contaminación en campo
Combustible Nuclear
residuos radiactivos
x ??
Distribución y Surtidor
Opción A
Vehículo a combustión
x 0,95
x 0,23
smog en ciudad
= 0,2
Ruedas *
Opción D
= 0,9
x 0,95
ciudad con aire limpio
Transmisión y distribución
eléctrica Vehículo Eléctrico
Usina térmica
Opción B
x 0,45
x 0,95
contaminación en ciudad = 0,35
x 0,95
Estado Actual: Argentina y el Cono Sur…
Dado que ahorran Energía, ¿Cómo se entiende que no se pueda patentar los VE en Argentina?
FALTA: Legislación y Regulaciones. Uruguay, Chile, Brasil, ya las tienen y tienen VE en sus calles
auto REVA (India) en Santiago de Chile
Dado que ahorran Energía, ¿Cómo se entiende que sean tan caros los VE en Argentina?
Tenemos impuestos mal aplicados sobre autos que ahorran energía: deberían recibir ventajas impositivas
AAVEA - 25/10/2016 – 8
La Historia… hasta hoy…
AAVEA - 25/10/2016 – 9
1896 Montgomery Ward's Electric Horseless Carriage American Electric Co. - Chicago, IL
Larga historia de los Vehículos Eléctricos…
AAVEA - 25/10/2016 – 10
Hacia 1900 la electrificación llegaba a las
ciudades, primero en la iluminación, luego en las
carretas
AAVEA - 25/10/2016 – 11
Los anuncios recurrían ya a las
mujeres… y al lujo y comodidad
AAVEA - 25/10/2016 – 12
alrededor de 1905 las carrozas
comenzaban a electrificarse a la par
del desarrollo de carrozas con motores
a gasolina
Larga historia de los Vehículos Eléctricos…
AAVEA - 25/10/2016 – 13
Krieger (Francia) Eléctrico 1904 - Automóvil Club Argentino
Larga historia de los Vehículos Eléctricos…
1912 – 1925 – Detroit Electric Car
AAVEA - 25/10/2016 – 14
Sustitución tecnológica en el transporte
ocurrió ya otras veces Larga historia…
AAVEA - 25/10/2016 – 15
AAVEA - 25/10/2016 – 16
Vehículos Eléctricos…. ultralivianos
AAVEA - 25/10/2016 – 17
https://www.youtube.com/watch?v=RZXCqGiBxYY
Renault Twizzy
Toyota I-Road
Movilidad Sustentable...
www.AAVEA.org
Buses BYD (China), 190 kW y > 250 km de autonomía
IVECO Daily Electric 280 km de autonomía
AAVEA - 25/10/2016 – 18
Motos Eléctricas…
Vectrix: http://www.vectrix.com
Quantya: http://www.quantya.com
Killacycle: http://www.killacycle.com
Blade XT: http://www.electricmoto.com
Zero X: http://zeromotorcycles.com
ETC.
AAVEA - 25/10/2016 – 19
Harley Davidson LiveWire
Brammo Empulse
Bellezas Eléctricas ...
AAVEA - 25/10/2016 – 20
Infraestructura de recarga: Solar y Car Sharing
Estaciones de Recarga
2014.
AAVEA - 25/10/2016 – 21
Infraestructura de recarga: Solar y Car Sharing
Estación de carga
Share´N Go
(car sharing)
Aeropuerto de Pisa,
Italia, Jul. 2014.
Sistema Car2go: Amsterdam, 2011
Evita congestiones, evita que los
usuarios paguen costos de las baterías
de Litio (500 usd/kWh)
y resuelve su disposición final
Movilidad Sustentable es más que el uso de VE,
implica “sistemas” multimodales
AAVEA - 25/10/2016 – 22
La cuestión de los cargadores y las redes…
Estaciones de Recarga lenta: hogar, bajo amperaje, 8 a 10 horas NO perturban la red eléctrica
Estaciones de Recarga rápida: comercial, alto amperaje, 1 a 2 horas (se pueden combinar con energía solar FV)
AAVEA - 25/10/2016 – 23
Los Eléctricos ya están entre nosotros...
AAVEA - 25/10/2016 – 24
Esfuerzos Argentinos...
AAVEA - 25/10/2016 – 25
Esfuerzos Argentinos...
AAVEA - 25/10/2016 – 26
Esfuerzos Argentinos
Bravo Motor Company
AAVEA - 25/10/2016 – 27
Esfuerzos Argentinos: Sistemas Bondi y Sunflower
AAVEA - 25/10/2016 – 28
Trolebuses, Premetros, Tranvías... (Maglevs ...)
“Sistemas” de movilidad sustentable...
Trolebús en Córdoba Trolebús en Mendoza
Buses híbridos TATSA
Y SEMTUR en Rosario
AAVEA - 25/10/2016 – 29
HyFleet CUTE
10 ciudades
3 continentes
47 colectivos www.global-hydrogen-
bus-platform.com
Mercedez Benz “Citaro” 70 personas
Fuel Cell, 205 KW 200 km
9 x 40 kg H2 @ 350 bar 80 km/h
MAN Lion´s City H
83 personas - 220 km - 80 km/h
1) Fuel Cell, 150 KW
2) Combustión Interna, 200 KW
10 x 50 kg H2 @ 350 bar
Sustitución tecnológica en el Transporte: Hidrógeno
AAVEA - 25/10/2016 – 30
Grandes Vehículos … a Hidrógeno?
BNSF invirtió en Hidrógeno y GNL.
Está inclinándose por el GNL en el corto plazo.
También: CSR Qingdao Sifang Company (CSR Sifang) + Ballard FC.
Probablemente serán sistemas muy caros, PERO quizás
compitan contra la electrificación de ramales:
2 a 4 millones USD/km
AAVEA - 25/10/2016 – 31
Asociación Argentina de Vehículos Eléctricos y Alternativos
www.AAVEA.org
Promover el uso y la adopción generalizada
de los Vehículos Eléctricos y Alternativos,
dado que ahorran energía y emisiones,
promoviendo la industria nacional de estos
Vehículos, y sus instalaciones auxiliares, en
particular de las baterías de litio
AAVEA - 25/10/2016 – 32
Dimensiones de una Ley Argentina de Movilidad Eléctrica
www.AAVEA.org
1) Habilitar y regular la homologación y patentamiento de VE con requisitos de
seguridad eléctrica y vial
2) Habilitar y regular el otorgamiento de Licencias de Conductor para VE
3) Regular las instalaciones eléctricas asociadas a los VE (estaciones de carga) compatibilizar y beneficiar a la red eléctrica del S.A.D.I.
4) Estimular y promover la industria nacional de los VE y sus asociadas
5) Promover el uso y la creación de mercados de los VE
6) Promover la industria nacional de baterías de litio, declarar a esta industria de interés nacional.
7) Regular la disposición y reciclado de residuos (electrónicos, baterías, etc.)
AAVEA - 25/10/2016 – 33
Viernes al Domingo
Qué tenemos que hacer…
• www.AAVEA.org Biblioteca • AAVEA en facebook
Exigir el desarrollo de la movilidad eléctrica y sustentable, como un modo efectivo y rápido para ahorrar energía y
aumentar calidad de vida
AAVEA - 25/10/2016 – 35
Sistemas de Almacenamiento de energía… abordo
AAVEA - 25/10/2016 – 36
Acumulación: la clave para pensar la “integración”
Demanda aleatoria
Oferta Intermitente
AAVEA - 25/10/2016 – 37
Acumulación de Energía !
Sustitución Tecnológica en el Transporte
la reserva y la recarga de energía…
Recarga o suministro: 1. transferencia de materia o 2. recambio de sistemas recargados, 3. contacto eléctrico, 4. contacto inalámbrico, etc.
Baterías sólidas
Baterías de Flujo
(Súper) Capacitores
Hidrógeno (FC)
Moto-generador Aire comprimido
Fly-wheels
Turbina + Gen. Otros…
AAVEA - 25/10/2016 – 38
AAVEA - 25/10/2016 – 39
AAVEA - 25/10/2016 – 40
Baterías de Flujo
Aprox. USD 350 kW y kWh
AAVEA - 25/10/2016 – 41
Volantes inerciales (“Flywheels”)
20.000 a 50.000 rpm en vacío
100 – 130 Wh/kg
> 1 Millón de ciclos
AAVEA - 25/10/2016 – 42
Híbridos con Aire Comprimido y Acumuladores Hidráulicos
AAVEA - 25/10/2016 – 43
Recordar: “Energía… útil”… a bordo de un auto
Un pack típico de 30 kWh USD 15.000 (500 USD/kWh)
pero: la eficiencia es muy alta:
80 al 90% de la batería a la rueda
la carga es muy barata ( < 4 cent U$S / kWh)
En comparación
40 Litros de Nafta Premium (97 RON) 380 kWh
más energía, pero... la eficiencia es muy baja:
20 % del combustible a la rueda
y la carga es más cara ( > 70 cent U$S / kWh)
AAVEA - 25/10/2016 – 44
Sistemas electroquímicos: densidad de energía y potencia
AAVEA - 25/10/2016 – 45
14 Wh/litro
10 Wh/kg
> 100.000 ciclos
250 Wh/litro
360 Wh/kg
700 a 3.000 ciclos
60 Wh/litro
40 Wh/kg
300 a 600 ciclos
Sistemas electroquímicos: densidad de energía y vida útil
160 Wh/litro
700 Wh/kg
> 50.000 ciclos
Baterías de Plomo/ácido
Baterías LiFePO4 (hoy)
Supercapacitores
Baterías de Flujo
AAVEA - 25/10/2016 – 46
Baterías electroquímicas: densidad de energía
AAVEA - 25/10/2016 – 47
Baterías de Litio (LiFePO) movilidad eléctrica hoy
Celdas Packs
BMS
AAVEA - 25/10/2016 – 48
Integracion de Baterías de Litio electrónica para packs
Celdas
BMS
AAVEA - 25/10/2016 – 49
Demanda de Litio impulsada por vehículos eléctricos
Fuente: www.iea.org/topics/transport/electricvehiclesinitiative/
LCE: Cloruro de Li Equivalente
impulsada por ventas crecientes de autos eléctricos
AAVEA - 25/10/2016 – 50
Fabricación de Celdas de Litio
Mezclador
Impregnador (coater)
Prensa Rollos
Cortadora Secadora
Ensamble de celdas: Formado de Sachets (Pouches),
Soldadura de Bornes, Llenado con Electrolito
Celda Terminada Testeada y certificada
Formado, Desgaseado,
ciclado y testeo
Problemas del Hidrógeno: Origen y Eficiencia global
Eficiencia Global: 0,21 … 0,22 …
2. Por ahora, el único método para H2 limpio, es electrólisis,
energéticamente cara
Electrolizador
agua
0,75
Generación Eléctrica Eficiencia: 0,55 – 0,6
x 0,95
Compresor y
Almacenaje
x 0,55
Celdas de
Combustible
1. El Hidrógeno “limpio” debe provenir del agua (H2O). Si sale del Gas
Natural, para que sea “limpio” , debe resolverse el secuestro y la
utilización del CO2, entre otros... Cuestión de costos comparados.
AAVEA - 25/10/2016 – 51
Próxima
Generación
Baterías:
0,4 a 0,6
kWh/litro
= 0,35 kWh/litro +
0,65 kWh/litro Hidrógeno @ 350 bar
0,25 kWh/litro
Baterías de Flujo (hoy) 0,16 kWh/litro
Baterías LiFePO4 (hoy)
Hidrógeno y Baterías de Litio: densidad de energía
Pero, a nivel sistema:
=< 0,20 kWh/litro +
AAVEA - 25/10/2016 – 52
Perspectivas
El futuro de la movilidad eléctrica a corto y mediano plazo, tendrá cada vez mayor efecto positivo en la matriz energética,
dada su alta eficiencia y su capacidad de almacenar energías renovables directamente
AAVEA - 25/10/2016 – 53