Análisis energético de soluciones alternativas para transporte pesado de pasajeros

Abstract

Debido a las presiones legislativas que buscan prohibir la venta de vehículos de combustión interna para 2035 y alcanzar un objetivo de cero emisiones netas de CO2 para 2050, han surgido diferentes sistemas de propulsión principalmente basados en las tecnologías híbridas y eléctricas; y más recientemente en aquellas basadas en el uso de pilas de combustible de hidrógeno que tienen el objetivo de minimizar o eliminar dichas emisiones. Sin embargo, la incorporación de estas tecnologías al sector del transporte pesado supone un mayor reto debido al elevado peso (o inercia) y volumen que necesitan desplazar, así como debido a las mayores horas de servicio y exigencias de autonomía, especialmente cuando no es posible realizar recargas de oportunidad. En el presente Trabajo Fin de Grado se desarrollan herramientas y metodologías para el análisis energético de vehículos de transporte pesado de pasajeros por carretera. Para ello, se analizarán distintos tipos de arquitecturas (convencionales, híbridas y eléctricas) mediante el software Autonomie. Este software permite la simulación de modelos de vehículos y ciclos de conducción tanto proporcionados por el programa como creados por el usuario, permitiendo a su vez obtener una gran multitud de parámetros de consumo y rendimiento. Además, es posible realizar estudios paramétricos con el fin de evaluar el impacto sobre el consumo de distintos parámetros como pueden ser la carga de pasajeros, el sistema de climatización o el tamaño de la batería en configuraciones híbridas y eléctricas entre otros parámetros. En general, el estudio se centrará en el sector de las guaguas de transporte público de la Isla de Tenerife, donde la introducción de estas nuevas tecnologías supone una dificultad añadida debido a la orografía de la isla (caracterizada por un perfil montañoso con gradientes de carretera muy variables) y por distintos tipos de rutas, desde urbanas hasta predominantemente de autopista, lo que da lugar a consumos muy dispares entre sí. Como resultado del trabajo, será posible valorar la situación actual del transporte público en la isla y la posibilidad de introducir estas nuevas tecnologías a corto, medio y largo plazo.

Due to increasingly legislative pressures seeking to ban the sale of internal combustion vehicles by 2035 and reach the goal of zero net carbon dioxide emissions by 2050, it has been developed several propulsion systems mainly based on hybrid and electric technologies, and more recently on hydrogen fuel cell electric technology which are able to reduce or eliminate these emissions. However, its introduction in the heavy-duty transport industry means a bigger challenge owing to the large weight (or inertia) and volume that these vehicles must transport, as well as due to the greater hours of service and autonomy requirements, especially when it is not possible an opportunity charging strategy. In this Final Degree Project, tools and energy consumption analysis methodologies for heavy-duty road passenger transport vehicles are developed. For this aim, several vehicle architectures will be analysed (conventional, hybrid and electric ones) by using a software called Autonomie. This software allows simulations of vehicle models and driving cycles, both given by the program and user defined. A great amount of consumption and efficiency parameters can be obtained as a result, and it is also possible to determine the influence of passenger load, air-conditioning system, or battery size on vehicle consumption through parametric studies. In general, the research will be focused on the analysis of transit buses in the public transport network of the Island of Tenerife where the introduction of these relatively new technologies represents a big issue due to the island topography (characterized by a mountainous profile with variable road grades) and the different types of routes, from urban to highway, leading to a very different consumption level. As a result of this project, it will be possible to evaluate the current situation of the public transport in the island and the possibility of introducing these technologies in the short, medium, and long term.