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Próxima parada: buses ultracondensadores
Las agencias de transporte municipal han intentado reducir la huella de carbono de sus flotas de autobuses utilizando una variedad de opciones a lo largo de los años, desde biocombustibles e hidrógeno hasta baterías y diésel híbrido-eléctrico. Ahora, una empresa china y su socio estadounidense dicen que los ultracondensadores podrían ofrecer la forma más ecológica y económica de alimentar autobuses urbanos.
Cargador rápido: Un autobús que funciona completamente con ultracondensadores se carga en una parada de autobús en Shanghai. Los autobuses solo pueden viajar de tres a cinco millas entre cargas, pero los ultracondensadores permiten una recarga rápida en las paradas de autobús designadas.
Solo hay un inconveniente: los mejores ultracondensadores solo pueden almacenar alrededor del 5 por ciento de la energía que contienen las baterías de iones de litio, limitándolas a un par de millas por carga. Esto los hace ineficaces como medio de almacenamiento de energía para los vehículos de pasajeros. Pero lo que les falta a los ultracondensadores en alcance lo compensan con su capacidad para cargar y descargar rápidamente. Entonces, en los vehículos que tienen que detenerse con frecuencia y de manera predecible como parte del funcionamiento normal, el almacenamiento de energía basado exclusivamente en ultracondensadores comienza a tener sentido.
Tecnologías Automotrices Sinautec , con sede en Arlington, VA, y su socio chino, Shanghai Aowei Technology Development Company, han pasado los últimos tres años demostrando el enfoque con 17 autobuses municipales de cuarenta y un asientos en las afueras de Shanghai. El 21 de octubre, las dos empresas ofrecerán un demostración de un día en la American University en Washington, DC, donde un minibús de 11 asientos que funciona con ultracondensadores pasará el día transportando personas por el campus.
El truco consiste en convertir algunas paradas de autobús a lo largo de la ruta en estaciones de carga, dice Dan Ye, director ejecutivo de Sinautec. A diferencia de un trolebús convencional que tiene que tocar continuamente una línea eléctrica aérea, los autobuses ultracondensadores de Sinautec toman grandes sorbos de electricidad cada dos o tres millas en las estaciones de carga designadas, que también funcionan como paradas de autobús. Cuando está en estas estaciones, un recolector en la parte superior del autobús se eleva unos metros 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.
Es un concepto brillante, dice un experto en ultracondensadores Joel Schindall , profesor de ingeniería eléctrica e informática en el MIT. No es muy adecuado para automóviles exclusivamente eléctricos, pero es práctico detener un autobús cada pocas cuadras de la ciudad.
Los autobuses también pueden capturar energía del frenado, y la compañía dice que las estaciones de recarga pueden equiparse con paneles solares (aunque esto es principalmente para promover la percepción de que los vehículos tienen una menor huella de carbono). Ye dice que los autobuses usan un 40 por ciento menos de electricidad en comparación con un trolebús eléctrico, principalmente porque son más livianos y tienen los beneficios de frenado regenerativo. También son competitivos con los autobuses convencionales en función del ahorro de combustible durante los 12 años de vida útil del vehículo, según los precios actuales del petróleo y la electricidad. Sinautec estima que uno de sus autobuses tiene una décima parte del costo de energía de un autobús diesel y puede lograr ahorros de combustible de por vida de $ 200,000.
El bus de ultracondensadores también es más barato que los buses de batería de iones de litio, dice Ye. Usamos el autobús de los Juegos Olímpicos (iones de litio) como modelo y encontramos que el nuestro era un 40 por ciento menos costoso con una calificación de confiabilidad muy superior. Ye agrega que los beneficios ambientales son convincentes. Incluso si usa la planta de carbón más sucia del planeta, genera un tercio del dióxido de carbono del diesel cuando se usa para cargar un ultracondensador.
Los autobuses en el piloto de Shanghai son fabricados por Sunwin Bus, una empresa conjunta china con Volvo de Suecia, y utiliza ultracondensadores fabricados por Shanghai Aowei. Foton America Bus, con sede en Germantown, TN, fabricará los autobuses ultracondensadores que se venderán en los Estados Unidos. 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). Clifford Clare, director ejecutivo de Foton America, dice que se entregarán otros 60 autobuses a principios del próximo año con ultracondensadores que suministran 10 vatios-hora por kilogramo.
Los de Shanghai en este momento llevan tres años en la carretera sin incidentes, sin falla alguna, lo que en la industria de autobuses es fenomenal, dice Clare, quien agrega que su empresa está en conversaciones con la ciudad de Nueva York, Chicago y algunas localidades. en Florida sobre probar los autobuses. Terminará siendo una tercera generación del producto, que dará 20 millas [de alcance por carga] o mejor.
Sinautec también está en conversaciones con Schindall del MIT sobre el desarrollo de ultracondensadores de mayor densidad de energía utilizando estructuras de nanotubos de carbono alineadas verticalmente que dan a los dispositivos más área de superficie para mantener una carga.
Hasta ahora, podemos obtener el doble de densidad de energía que un ultracondensador existente, pero eso no es suficiente, dice Schindall. Estamos intentando conseguir unas cinco veces. Schindall dice que esto crearía un ultracondensador con una cuarta parte de la densidad de energía de una batería de iones de litio.
En este momento, los autobuses [Foton] solo pueden ir cada dos paradas, en un rango de aproximadamente 5 o 10 cuadras de la ciudad, y eso está bien para algunas rutas, pero aquí en el área de Boston eso estaría demasiado lejos [entre los puntos de carga], agrega Schindall . Si pudieran duplicar eso, o incluso cuadriplicarlo, aumentaría en un orden de magnitud el número de rutas para las que podría ser una solución técnica.
Existen otras limitaciones importantes. Los autobuses de 41 pasajeros, basados en la tecnología actual, pierden el 35 por ciento de su alcance cuando se enciende el aire acondicionado (de aproximadamente 5 millas a aproximadamente 3 millas) y tienen una aceleración débil. Pero incluso en estas condiciones, aún podrían resultar prácticos para los autobuses municipales, universitarios, aeroportuarios y turísticos.
Queremos reemplazar una gran parte de la flota diésel en los Estados Unidos, dice Ye. Necesitamos tener estaciones de carga en varios puntos de la red, pero a medida que aumenta la densidad de energía, el número de estaciones disminuirá.