Autobuses de emisiones cero: una solución integral a las tecnologías de pilas de combustible y baterías eléctricas
Mayormente, la atención se ha centrado en una de estas dos tecnologías:
Los autobuses eléctricos de batería (BEB) son propulsados por motores eléctricos (con o sin interfaz de transmisión) y utilizan la energía de los sistemas de baterías incorporados.Normalmente utilizan frenado regenerativo para recuperar la energía del vehículo y recargarlo mientras está en servicio. La mayor parte de la recarga se realiza durante la noche en una instalación de mantenimiento y almacenamiento, o en ruta para obtener recargas a lo largo del día.Esto se considera una verdadera solución de emisiones cero.
Al igual que los BEB, los autobuses eléctricos de pilas de combustible (FCEB) contienen motores eléctricos, un sistema de baterías y frenado regenerativo.La diferencia es que un FCEB también lleva un depósito de hidrógeno que suministra combustible a un sistema de pila de combustible para generar electricidad y cargar las baterías incorporadas.Por lo general, el FCEB no requiere recarga durante el día y solo se reposta al final del servicio, de forma similar a las flotas de diésel actuales.
¿BEB o FCEB?
Tanto los sistemas BEB como los FCEB ofrecen una solución de emisiones cero y presentan ventajas e inconvenientes únicos.La opción para los operadores de autobuses es compleja, y es probable que cualquier solución deba implementarse de manera gradual y localizada.
Un simple cuadro comparativo de las principales características pondrá de relieve los retos.
| BEB | FCEB | |
|---|---|---|
| Costo del vehículo | $ 1,5-1,8 millones/autobús | $ 1,8-2,5 millones/autobús |
| Autonomía de los vehículos | Se estima que la autonomía es de aproximadamente 300 km, pero está muy limitada por la capacidad de la batería, el desempeño del conductor y el entorno.En realidad, la autonomía podría rondar el 40% de lo que asegura el fabricante. | Con menos variaciones que los BEB, la mayoría de los FCEB ofrecen autonomías de 80% a 90% de un autobús de diésel. |
| Implicaciones de la ruta | Dada la menor autonomía y la mayor necesidad de recarga, los autobuses deben recargarse en ruta o las rutas deben rediseñarse con tramos más cortos para adaptarse al rendimiento. | Esto es similar a lo que ocurre con las rutas actuales diseñadas para vehículos de diésel. |
| Requisitos de la flota | Debido a la preocupación por la autonomía, la mayoría de los operadores ven necesario un aumento del tamaño de la flota de 10% a 25%. | Esto es igual o similar a las necesidades de la actual flota de diésel. |
| Tiempo de repostaje o recarga | La recarga rápida puede realizarse en ruta para ampliar la autonomía total diaria, pero la recarga al final del día suele ser de unas cuatro horas. | El repostaje de hidrógeno suele ser de <20 min por autobús. |
| Sistema de carga o repostaje |
Se puede considerar un amplio número de opciones específicas para cada sitio: • carga rápida/carga lenta*. Se necesitan cambios significativos en el suministro de la red y en la distribución de energía en los sitios. |
El repostaje es similar al proceso del diésel y las tecnologías de almacenamiento de hidrógeno han mejorado para reducir la necesidad de sistemas especiales de almacenamiento a baja temperatura. |
| Necesidades de infraestructura | Es probable que las instalaciones necesiten cambios importantes en la distribución de energía y las instalaciones de mantenimiento para acomodar el sistema de gestión y carga de baterías. | Se requieren cambios en la infraestructura para poder gestionar un sistema de combustible más ligero que el aire, similar al de las instalaciones de gas natural comprimido. |
| Resiliencia de servicios | En caso de interrupción del suministro eléctrico, es probable que el servicio se vea afectado gravemente.Se debe considerar la posibilidad de implementar una solución de microrred o sistemas de generadores de respaldo. | Lo mismo ocurre con las tecnologías de diésel actuales.De ser necesario, se puede adquirir hidrógeno adicional. |
| Fuente de combustible | Para una verdadera solución de emisiones cero es necesario tener en cuenta toda la cadena energética, incluida la fuente de generación de electricidad (nuclear, GNC, carbón, eólica o hidroeléctrica), en el cálculo total de emisiones. | El hidrógeno se presenta en categorías de color que denotan el impacto medioambiental de la generación. El acceso a volúmenes económicos de una fuente de hidrógeno verde es el mayor reto para esta opción. |
El cuadro busca demostrar que el hidrógeno es una opción viable en la mayoría de los casos SI el combustible base puede suministrarse en cantidad suficiente y a costo razonable.También hay que tener en cuenta el entorno local, la topografía, los riesgos de incendio, el diseño de rutas y la ubicación de las instalaciones de mantenimiento.
La decisión sobre la transición y la dirección a seguir es una determinación tanto estratégica como política que las agencias están debatiendo.Existe un apoyo considerable a la electrificación de las flotas de vehículos personales y municipales, pero las pruebas de la tecnología BEB, que ponen de manifiesto las limitaciones de las rutas largas, el rendimiento en climas fríos, los tiempos prolongados de carga y la duración de las baterías, ponen en duda que una única solución cubra todas las necesidades de servicio.
¿La solución integral?
Una infraestructura estable no puede implementarse de la noche a la mañana; requiere tiempo, compromiso e innovación.En esta industria tan dinámica, las tecnologías de baterías están aumentando su densidad, reduciendo su tamaño y mejorando su autonomía, y la generación de hidrógeno está mejorando con la creciente de la demanda.
El trabajo que queda por hacer incluye apoyo gubernamental a la tecnología y a la visión de valorar la perspectiva a más largo plazo, el desarrollo de “polos” de hidrógeno para una distribución eficiente, el apoyo local de las agencias de tránsito para examinar el hidrógeno como una opción viable y la voluntad de los proveedores de vehículos de continuar desarrollando la tecnología.
El equilibrio es el enfoque óptimo.Se debe realizar un análisis local específico de las necesidades del cliente antes de determinar qué tecnología implementar y cómo hacerlo. Es posible que los vehículos BEB puedan utilizarse para rutas cortas o servicios de jornada parcial (autobuses escolares, por ejemplo), mientras que la tecnología FCEB sea la adecuada para servicios de jornada completa, operaciones remotas y viajes interurbanos.
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