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Los buses eléctricos pueden usar electricidad por medio de un cable superior (trolebús) o un sistema de almacenamiento a bordo, o sea, una batería. De estos dos, el Infopool actualmente sólo discute los Vehículos Eléctricos a Batería (BEVs). Su principio general es relativamente simple: la energía eléctrica - de cualquier fuente - puede almacenarse en baterías a bordo del vehículo. Cuando se requiere, la energía se extrae de las baterías y se transforma en fuerza motriz por el uso de un motor eléctrico ( 1 ). Cuando la energía almacenada se agota, las baterías deben ser recargadas ("rellenadas"), transfiriendo electricidad hacia ellas. La práctica actual es conectar los buses a una red de generación de electricidad durante la noche ( 2 ).
Los vehiculos eléctricos a baterías (BEVs) poseen varias ventajas sobre los otros sistemas alternativos de conducción, quizá la más prominente sea que son vehículos verdaderamente de cero emisión local (ZEV: del inglés zero emission vehicle), es decir, no producen emisiones en su lugar de uso. Este hecho, junto con sus otras características técnicas, los hace especialmente útiles en los sistemas de transporte público de ambientes urbanos contaminados ( 1 ).
Las ventajas de los buses eléctricos a baterías incluyen lo siguiente ( 1 ):
- Producen cero emisiones en el lugar de uso
- Pueden utilizar energía renovable (de estaciones de energía)
- Son silenciosos y de baja vibración en su operación
- Tienen mayor eficiencia de energía en conducción de detención-partida comparada con los vehículos ICE - internal combustion engine (motor de combustión interna)
- Pueden recuperar energía cinética vía frenaje regenerativo.
Por otro lado, las desventajas incluyen:
- Alto costo capital del vehículo (por ejemplo,debido al alto costo de las baterías) ( 1 )
- Autonomía del vehículo limitada debido a la cantidad de energía que puede almacenarse en las baterías ( 1 )
- Tiempo típico de recarga de batería de 6 a 8 horas (carga lenta) ( 1 )
- Masa del vehículo aumentada por el paquete de baterías que eleva la masa del vehículo en 300 a 900 kg y,por ende, el consumo de energía ( 1 )
- Potenciales problemas con las emisiones derivadas de la produccion eléctrica, especialmente plantas de energía antiguas que funcionan a carbón.
- Campo electromagnético
- Requerimientos significativos de espacio para el paquete de baterías.
Los vehículos eléctricos a batería no emiten contaminantes en su punto de uso, así contribuyen a la calidad del aire local, lo que hace su uso ideal en áreas densamente pobladas. Por lo tanto, el impacto ambiental de los vehículos eléctricos reside principalmente en la generación de electricidad; a través de ella, por ejemplo, se liberan los gases de efecto invernadero . La exacta naturaleza y extensión de estos impactos depende de los medios de producción de electricidad: si se usa energía renovable, entonces el rendimiento ambiental general de los buses eléctricos será mejor que si se usaran combustibles convencionales.
"Los vehículos eléctricos pueden ser hasta 40% más eficientes en energía que los vehículos a petróleo ICE (motor de combustión interna) para la conducción congestionada de la ciudad"( 1 ). En cuanto a datos de ciclos de vida, el monóxido de carbono y los hidrocarburos totales "son significativamente reducidos para buses y autos de pasajeros. Las emisiones de particulado también son reducidas, para los autos y buses de pasajeros, aunque con un aumento de emisiones de SOx. Las emisiones de NOx son significativamernte reducidas para el bus..." ( 1 ).
Como se observó anteriormente, las emisiones de gases de invernadero con ciclo de vida total deben estar basadas en una evaluación local, considerando cuidadosamente la fuente de electricidad. En general si plantas termoeléctricas a carbón proveen la electricidad, se pueden esperar gases de invernaderos muy altos; sin embargo, si la electricidad es generada mayormente en forma hidráulica, entonces se esperarían gases invernaderos muy bajos en relación con los buses diesel convencionales. De todas formas, cuando se calculan o evalúan las propiedades medioambientales de los vehículos eléctricos, la electricidad debiera ser vista como proveniente de producción eléctrica marginal.
Debiera observarse que estas ventajas ecológicas locales no necesariamente justifican una elección a favor de los buses eléctricos. Como con los buses GNC, se aconseja un análisis minucioso, evaluando hasta qué punto las emisiones locales pueden ser reducidas usando buses diesel mejorado (avanzados o modificados) o buses GNC, que pueden ser la opción más rápida y más económica. Sin embargo, todas las mejoras ambientales en la producción eléctrica (por ejemplo, una participación mayor de energía renovable) también pueden mejorar directamente el rendimiento del bus eléctrico.
Como resultado de la experiencia limitada con los buses eléctricos, aún es difícil comentar la confiabilidad técnica de ellos. Como se afirmó en ( 3 ): "en la literatura hay muy pocos datos sobre los costos de mantención de los buses eléctricos a batería. Esto puede ser porque los trenes de potencia de los buses en servicios hasta ahora han sido evolutivos y, por lo tanto, han tenido requerimientos de mantención que son mayores que aquellos que se esperarían de vehículos de producción comercializada completamente y por eso no son comparables a los vehículos diesel en producción." Según ( 4 ), "recientemente, buses eléctricos a baterías han sido construidos y operados en aplicaciones de tránsporte publico. Santa Barbara Transit District y Regional Transit en Sacramento operan cada una 6 buses propulsados a batería. Sacramento informa que los vehículos propulsados a baterías son los buses menos confiables de su flota y como consecuencia son muy caros de operar".
Para una comparación de datos de costos, ( 1 ) es una fuente útil, afirmando que "BEVs actualmente cuestan aproximadamente 50% a 100% más que sus contrapartes convencionales." Según ( 3 ), "la inversión de capital de los buses eléctricos a baterías son sustancialmente mayores que aquellos de los buses diesel de transporte publico de similar tamaño. Un bus de transferencia de batería eléctrica de 25 pies es levemente más de dos veces más caro que un modelo diesel comparable cuando el bus eléctrico a batería está equipado con un paquete de baterías de ácido de plomo. Con los buses más grandes de 33 pies, el recargo por costo para los buses eléctricos a batería declina aproximadamente en 33%."
Los costos para los buses eléctricos a batería "que pueden diferir de aquellos de los buses de motor diesel incluyen costos de energía, mantención y los de ahorro asociados con menores o mayores disponibilidades de vehículos. Los costos de energía por milla reportados para los buses eléctricos a batería son similares a aquellos para los buses diesel de tamaño parecido" ( 3 ).
Debido a la relativamente limitada experiencia con los buses eléctricos hasta el momento, estimaciones exactas de los costos de mantención, etc son dificiles de obtener ( 3 ).
Se estima que en 1999, había sólo 150 buses de transporte publico de tamaño superior propulsados por electricidad en los EE UU ( 3 ). Pero se continúa la investigación y desarrollo en este campo: "muchas compañías estadounidenses tienen proyectos de desarrollo de buses eléctricos. La investigación actual sobre los vehículos de propulsión eléctrica está en el área del desarrollo de la batería, donde el objetivo es desarrollar baterías que tengan bajo costo inicial, alta energía específica, y alta densidad de potencia. Los buses eléctricos a batería que actualmente están en uso son en su mayoría de 22 a 30 pies, y no buses de tamaño superior.
Aunque los buses eléctricos a batería de tamaño superior han operado con éxito en rutas de servicios de transportes céntricas con velocidad y autonomía restringidas, sus limitaciones de rendimiento los hacen poco prácticos para servicios de ruta convencionales, pero bastante apropiados para rutas de nicho que requieran de sólo vehículos de 22 a 30 pies y alcances de 100 o menos millas" ( 3 ).
Según ( 2 ) también, "la tecnología de bus comercial eléctrico a batería está actualmente limitada a buses más chicos, conocido como shuttles eléctricos, que no cumplen con la clasificación de peso bruto de vehículo para los buses urbanos convencionales (>33.000 libras). Estos shuttles eléctricos están en servicio regular en muchos distritos de tránsito en la nación. En California cerca del 30% de la flota del Santa Barbara Municipal Transit District son shuttles eléctricos a baterías, los que se usan principalmente en rutas céntricas y portuarias. La utilización del shuttle eléctrico se ve limitada por los requerimientos de alcance, terreno y clima.
Buses eléctricos más grandes que cumplirían con la definición de un bus urbano aún están en etapa de desarrollo. "Una descripción general de la flota del Santa Barbara Municipal Transit District se puede encontrar en ( w1 ).
De acuerdo con, ( 1 ) un reciente informe FT predice "una insignificante demanda mundial por autos de pasajeros eléctricos a baterías en los sectores de autos predominante en la siguiente década. Esto deja abierta la posibilidad de que la demanda aumentará para los vehículos comerciales propulsados a batería, los buses y las motonetas - todos sectores que tienen algunas características que los harían más apropiados para aplicaciones BEV."
Respecto de la penetración futura de mercado de los buses eléctricos a batería, son deseables desarrollos tecnológicos adicionales para mejorar los puntos débiles como la autonomía limitada. Según ( 2 ), los actuales esfuerzos de desarrollo se centran en la batería y la tecnología de recarga.
"Como todos los esfuerzos actuales para construir vehículos eléctricos comerciales, el desarrollo del bus eléctrico se ve obstaculizado por la tecnología de la batería. Las baterías hoy son pesadas y caras, y no proveen el alcance, velocidad máxima, o capacidades de aceleración de los combustibles líquidos y gaseosos. Como resultado, se considera que los buses híbridos tienen mayor potencial que los vehículos propulsados solamente por electricidad" ( 4 ).
Finalmente, debe analizarse cuidadosamente si la ventaja ecológica significativa de cero emisiones locales justifican los gastos adicionales en comparación con otras opciones, como GNC o buses diesel mejorados. En el futuro, la electricidad de fuentes renovables puede contribuir significativamente a la ventaja ambiental del bus eléctrico.
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